JP2011252834A

JP2011252834A - Sensor and method for manufacturing the same

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Publication number: JP2011252834A
Application number: JP2010127899A
Authority: JP
Inventors: Koichi Igarashi; 康一五十嵐
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2010-06-03
Filing date: 2010-06-03
Publication date: 2011-12-15

Abstract

【課題】基台が有する凹部の表面を被覆することのできるセンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係るセンサの例によるフローセンサは、一方の面にキャビティ２５を有する基台２０と、基台２０の一方の面の上に設けられるセンサ薄膜３０と、を備える。センサ薄膜３０は、キャビティ２５に通ずるスリット３６を有している。キャビティ２５の断面形状は、例えば舟形凹状であり、キャビティ２５の表面Ａは、原子層堆積法により形成された膜Ｘで被覆されている。
【選択図】図２A sensor capable of covering the surface of a recess of a base and a method for manufacturing the same are provided.
A flow sensor according to an example of a sensor according to the present invention includes a base 20 having a cavity 25 on one surface, and a sensor thin film 30 provided on one surface of the base 20. The sensor thin film 30 has a slit 36 that communicates with the cavity 25. The cross-sectional shape of the cavity 25 is, for example, a boat-shaped concave shape, and the surface A of the cavity 25 is covered with a film X formed by an atomic layer deposition method.
[Selection] Figure 2

Description

本発明に係るいくつかの態様は、基台（基板）と基台の一方の面上に設けられたセンサ及びその製造方法に関する。 Some embodiments according to the present invention relate to a base (substrate), a sensor provided on one surface of the base, and a manufacturing method thereof.

基台に支持された平面状の検出部（センシング部）を備えるセンサにおいて、検出部の表面を、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などの方法を用いて被膜するものがある。 In some sensors including a planar detection unit (sensing unit) supported by a base, the surface of the detection unit is coated using a method such as sputtering, CVD, or vapor deposition.

また、平面状の検出部の表面をシリコン系樹脂で被覆するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるシリコン系樹脂は、スパッタリング法やＣＶＤ法により形成される無機膜材料よりも被覆性に優れており、突起や段差を有する三次元構造の検出部を被覆及び保護することが可能となる。 In addition, there is known one in which the surface of a planar detection unit is covered with a silicon-based resin (for example, see Patent Document 1). Such a silicon-based resin has a better covering property than an inorganic film material formed by a sputtering method or a CVD method, and can cover and protect a three-dimensional structure detection portion having protrusions and steps.

再公表ＷＯ０１／０４６７０８号公報Republished WO01 / 046708

しかしながら、センサが腐食性を有するものに直接接触するような場合、シリコン系樹脂で被覆したセンサでは、形成された被膜が耐食性を有さないため、当該センサを適用することができない。また、センサを無機材料で被膜を形成した場合、平面状の検出部（センシング部）は、耐食性の膜により保護可能であるが、キャビティのような凹部を有する基台に対してオーバーハング状に張り出している遮蔽物がある場合には遮蔽物の裏側に回り込んで膜を形成することができないため、キャビティ底面などの保護は困難であるという問題があった。 However, when the sensor is in direct contact with a corrosive sensor, the sensor cannot be applied to a sensor coated with a silicon-based resin because the formed film does not have corrosion resistance. In addition, when the sensor is formed of a film of an inorganic material, the planar detection unit (sensing unit) can be protected by a corrosion-resistant film, but overhangs with respect to a base having a recess such as a cavity. When there is an overhanging shielding object, it is impossible to form a film around the back side of the shielding object, so that there is a problem that it is difficult to protect the bottom surface of the cavity.

本発明のいくつかの態様は前述の問題に鑑みてなされたものであり、基台が有する凹部の表面を膜で被覆することのできるセンサ及びその製造方法を提供することを目的の１つとする。 Some aspects of the present invention have been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a sensor capable of covering the surface of a recess of a base with a film and a method for manufacturing the same. .

本発明に係るセンサは、一方の面に凹部を有する基台と、一方の面上に設けられ、凹部に通ずる開口部を有するセンサ薄膜と、を備え、凹部の表面が、原子層堆積法により形成された膜で被覆されている。 A sensor according to the present invention includes a base having a recess on one surface and a sensor thin film provided on one surface and having an opening that leads to the recess, and the surface of the recess is formed by an atomic layer deposition method. It is covered with the formed film.

かかる構成によれば、凹部を有する基台の一方の面上に、当該凹部に通ずる開口部を有するセンサ薄膜が設けられ、当該凹部の表面が、原子層堆積法により形成された膜で被覆されている。ここで、原子層堆積法は、原料化合物の分子に対して一層ごとに、表面吸着、反応による成膜、パージによる余剰分子の除去（取り除き）というサイクルを繰り返すので、突起（突出部）や段差、又は遮蔽物の裏側などの３次元構造の微小空間にも入り込んで成膜することが可能である。また、原子層堆積法は、反応原料が吸着する全範囲にわたって同等の成長速度を維持する特性を有しているので、比較的大きな範囲（大面積）に均一かつ薄く成膜することが可能である。 According to such a configuration, a sensor thin film having an opening leading to the recess is provided on one surface of the base having the recess, and the surface of the recess is covered with a film formed by an atomic layer deposition method. ing. Here, the atomic layer deposition method repeats a cycle of surface adsorption, film formation by reaction, and removal (removal) of excess molecules by purging for each molecule of the raw material compound, so that protrusions (protrusions) and steps are formed. Alternatively, it is possible to form a film by entering into a minute space of a three-dimensional structure such as the back side of the shield. In addition, the atomic layer deposition method has the characteristic of maintaining the same growth rate over the entire range in which the reaction raw material is adsorbed, so that a uniform and thin film can be formed in a relatively large range (large area). is there.

好ましくは、前述の膜は、フッ素含有物質に対して耐食性を有する。 Preferably, the aforementioned film has corrosion resistance to the fluorine-containing material.

かかる構成によれば、凹部の表面を被覆している膜が、フッ素含有物質に対して耐食性を有する。これにより、従来のセンサでは凹部の表面が露出していたり、又は十分に被覆されていなかったりしていたのに対し、本発明のセンサでは凹部の表面がフッ素含有物質に対して耐食性を有する膜で被覆されているので、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体が存在する環境下において、本発明のセンサを好適に用いることができる。 According to this structure, the film | membrane which coat | covers the surface of a recessed part has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance. Thereby, in the conventional sensor, the surface of the concave portion is exposed or not sufficiently covered, whereas in the sensor of the present invention, the surface of the concave portion is a film having corrosion resistance against the fluorine-containing substance. Therefore, the sensor of the present invention can be suitably used in an environment where a corrosive gas such as a fluorine-containing gas exists.

好ましくは、センサ薄膜が所定の物理量を検出するための回路部を有し、回路部の少なくとも一部が、前述の膜で被覆されている。 Preferably, the sensor thin film has a circuit unit for detecting a predetermined physical quantity, and at least a part of the circuit unit is covered with the above-described film.

かかる構成によれば、センサ薄膜の回路部の少なくとも一部も、原子層堆積法により形成された膜で被覆されている。これにより、回路部、特に検出部を保護することができる。また、原子層堆積法は均一かつ薄く成膜することが可能なので、従来、被覆する膜が不均一になったり厚くなったりすることで生じていた、検出部の感度や応答性の低下や応力による破損のおそれを低減することができる。 According to such a configuration, at least a part of the circuit portion of the sensor thin film is also covered with the film formed by the atomic layer deposition method. Thereby, a circuit part, especially a detection part can be protected. In addition, since the atomic layer deposition method enables uniform and thin film formation, the sensitivity and responsiveness reduction and stress of the detection unit, which were conventionally caused by the non-uniform or thick film to be coated, are caused. It is possible to reduce the risk of breakage due to.

好ましくは、基台の側面が前述の膜で被覆されている。 Preferably, the side surface of the base is covered with the aforementioned film.

かかる構成によれば、基台の側面も、原子層堆積法により形成された膜で被覆されている。これにより、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体に基台の側面を露出する（さらす）場合に、好適に用いることができる。 According to such a configuration, the side surface of the base is also covered with the film formed by the atomic layer deposition method. Thereby, for example, when the side surface of the base is exposed (exposed) to corrosive gas such as fluorine-containing gas, it can be suitably used.

好ましくは、前述の膜は、酸化アルミニウムである。 Preferably, the aforementioned film is aluminum oxide.

かかる構成によれば、原子層堆積法により形成された膜は、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜を容易に実現することができる。 According to such a configuration, the film formed by the atomic layer deposition method is aluminum oxide (alumina, Al ₂ O ₃ ). Thereby, the film | membrane which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable.

好ましくは、前述の膜は、窒化ケイ素である。 Preferably, the aforementioned film is silicon nitride.

かかる構成によれば、原子層堆積法により形成された膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜を容易に実現することができる。また、例えば回路部を窒化ケイ素の絶縁膜で被覆した後に絶縁膜の上に膜を形成して被覆する場合、絶縁膜に欠損（欠陥）が生じていたときに、窒化ケイ素の膜で絶縁膜の欠損を補う（埋める）ことができ、センサの製品不良を低減することができる。 According to this configuration, the film formed by the atomic layer deposition method is silicon nitride (SiN). Thereby, the film | membrane which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable. In addition, for example, when a circuit portion is covered with a silicon nitride insulating film and then formed on the insulating film, the insulating film is formed with a silicon nitride film when a defect (defect) occurs in the insulating film. Can be compensated (filled), and sensor defects can be reduced.

本発明に係るセンサの製造方法は、基台と該基台の一方の面上に設けられたセンサ薄膜とを備えるセンサの製造方法であって、センサ薄膜に一方の面に通ずる開口部を形成する工程と、一方の面に凹部を形成する工程と、原子層堆積法により形成される膜で凹部の表面を被覆する工程と、を含む。 A method for manufacturing a sensor according to the present invention is a method for manufacturing a sensor comprising a base and a sensor thin film provided on one surface of the base, wherein the sensor thin film is formed with an opening that communicates with one surface. A step of forming a recess on one surface, and a step of covering the surface of the recess with a film formed by an atomic layer deposition method.

かかる構成によれば、基台の一方の面上に設けられたセンサ薄膜に当該一方の面に通ずる開口部が形成され、当該一方の面に凹部が形成され、原子層堆積法により形成される膜で当該凹部の表面が被覆される。ここで、原子層堆積法は、原料化合物の分子に対して一層ごとに、表面吸着、反応による成膜、パージによる余剰分子の除去（取り除き）というサイクルを繰り返すので、突起（突出部）や段差、又は遮蔽物の裏側などの３次元構造の微小空間にも入り込んで成膜することが可能である。また、原子層堆積法は、反応原料が吸着する全範囲にわたって同等の成長速度を維持する特性を有しているので、比較的大きな範囲（大面積）に均一かつ薄く成膜することが可能である。 According to such a configuration, the sensor thin film provided on one surface of the base is formed with an opening that communicates with the one surface, the recess is formed on the one surface, and is formed by atomic layer deposition. The surface of the recess is covered with a film. Here, the atomic layer deposition method repeats a cycle of surface adsorption, film formation by reaction, and removal (removal) of excess molecules by purging for each molecule of the raw material compound, so that protrusions (protrusions) and steps are formed. Alternatively, it is possible to form a film by entering into a minute space of a three-dimensional structure such as the back side of the shield. In addition, the atomic layer deposition method has the characteristic of maintaining the same growth rate over the entire range in which the reaction raw material is adsorbed, so that a uniform and thin film can be formed in a relatively large range (large area). is there.

かかる構成によれば、凹部の表面を被覆する膜が、フッ素含有物質に対して耐食性を有する。これにより、従来のセンサでは凹部の表面が露出していたり、又は十分に被覆されていなかったりしていたのに対し、本実施形態により製造されるセンサでは凹部の表面がフッ素含有物質に対して耐食性を有する膜で被覆されているので、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体が存在する環境下において、本実施形態のセンサを好適に用いることができる。 According to this structure, the film | membrane which coat | covers the surface of a recessed part has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance. Thereby, in the conventional sensor, the surface of the concave portion is exposed or not sufficiently covered, whereas in the sensor manufactured according to this embodiment, the surface of the concave portion is against the fluorine-containing substance. Since it is covered with a film having corrosion resistance, the sensor of this embodiment can be suitably used in an environment where a corrosive gas such as a fluorine-containing gas exists.

好ましくは、前述のセンサ薄膜が所定の物理量を検出するための回路部を有し、凹部を被覆する工程が、前述の膜で回路部の少なくとも一部を被覆する工程を含む。 Preferably, the above-mentioned sensor thin film has a circuit part for detecting a predetermined physical quantity, and the step of covering the recess includes the step of covering at least a part of the circuit part with the above-mentioned film.

かかる構成によれば、センサ薄膜の回路部の少なくとも一部も、原子層堆積法により形成される膜で被覆される。これにより、回路部の一部、特に検出部を保護することができる。また、原子層堆積法は均一かつ薄く成膜することが可能なので、従来、被覆する膜が不均一になったり厚くなったりすることで生じていた、検出部の感度や応答性の低下や応力による破損のおそれを低減することができる。 According to such a configuration, at least a part of the circuit portion of the sensor thin film is also covered with the film formed by the atomic layer deposition method. Thereby, a part of circuit part, especially a detection part can be protected. In addition, since the atomic layer deposition method enables uniform and thin film formation, the sensitivity and responsiveness reduction and stress of the detection unit, which were conventionally caused by the non-uniform or thick film to be coated, are caused. It is possible to reduce the risk of breakage due to.

好ましくは、凹部を被覆する工程が、前述の膜で基台の側面を被覆する工程を含む。 Preferably, the step of covering the recess includes the step of covering the side surface of the base with the above-described film.

かかる構成によれば、基台の側面も、原子層堆積法により形成される膜で被覆される。これにより、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体にセンサの側面を露出する（さらす）場合に、好適に用いることができる。 According to this configuration, the side surface of the base is also covered with the film formed by the atomic layer deposition method. Thereby, for example, when the side surface of the sensor is exposed (exposed) to corrosive gas such as fluorine-containing gas, it can be suitably used.

かかる構成によれば、原子層堆積法により形成される膜は、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜を容易に実現することができる。 According to such a configuration, the film formed by the atomic layer deposition method is aluminum oxide (alumina, Al ₂ O ₃ ). Thereby, the film | membrane which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable.

かかる構成によれば、原子層堆積法により形成される膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜を容易に実現することができる。また、例えば回路部を窒化ケイ素の絶縁膜で被覆した後に絶縁膜の上に膜を形成して被覆する場合、絶縁膜に欠損（欠陥）が生じていたときに、窒化ケイ素の膜で絶縁膜の欠損を補う（埋める）ことができ、センサの製品不良を低減することができる。 According to such a configuration, the film formed by the atomic layer deposition method is silicon nitride (SiN). Thereby, the film | membrane which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable. In addition, for example, when a circuit portion is covered with a silicon nitride insulating film and then formed on the insulating film, the insulating film is formed with a silicon nitride film when a defect (defect) occurs in the insulating film. Can be compensated (filled), and sensor defects can be reduced.

本発明によれば、原子層堆積法によって膜を形成することにより、凹部に対してセンサ薄膜がオーバーハング状に張り出している部分（遮蔽物）を回り込み、例えば断面が舟形凹状の凹部の船首及び船尾部分にも成膜することができ、凹部の表面を均一かつ薄く被覆することできる。 According to the present invention, the film is formed by the atomic layer deposition method, so that the sensor thin film extends over the concave portion (shield) around the concave portion. A film can also be formed on the stern part, and the surface of the recess can be uniformly and thinly coated.

本発明に係るセンサの例によるフローセンサを説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the flow sensor by the example of the sensor which concerns on this invention. 図１に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向断面である。It is a VI-VI arrow direction cross section shown in FIG. 図１に示したフローセンサの他の例を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the other example of the flow sensor shown in FIG. 図３に示したＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視方向断面図である。It is a VII-VII line arrow direction sectional view shown in FIG. 回路部を被覆する膜を説明するための要部拡大側方断面図である。It is a principal part expanded side sectional view for demonstrating the film | membrane which coat | covers a circuit part. 回路部を被覆する膜を説明するための要部拡大側方断面図である。It is a principal part expanded side sectional view for demonstrating the film | membrane which coat | covers a circuit part. 図１に示したフローセンサの変形例における設置例を説明する側方断面図である。It is a sectional side view explaining the example of installation in the modification of the flow sensor shown in FIG. 図７に示したフローセンサの側方断面図である。FIG. 8 is a side sectional view of the flow sensor shown in FIG. 7. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention. 本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。It is side sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the sensor which concerns on this invention.

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」という。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings. In the following description, the upper side of the drawing is referred to as “upper”, the lower side as “lower”, the left side as “left”, and the right side as “right”.

＜センサ＞
図１乃至図６は、本発明に係るセンサの一例を示すためのものである。図１は、本発明に係るセンサの例によるフローセンサを説明する斜視図であり、図２は、図１に示したＶＩ−ＶＩ線矢視方向断面図である。図１及び図２に示すように、フローセンサ１０は、一方の面（図１及び図２において上面）にキャビティ（凹部）２５を有する基台２０と、基台２０の上にキャビティ２５を覆うように配置されたセンサ薄膜３０と、を備える。 <Sensor>
1 to 6 show an example of a sensor according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view illustrating a flow sensor according to an example of a sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of arrows VI-VI shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the flow sensor 10 includes a base 20 having a cavity (recess) 25 on one surface (upper surface in FIGS. 1 and 2), and covers the cavity 25 on the base 20. And the sensor thin film 30 arranged as described above.

また、フローセンサ１０はセンサ薄膜３０の中央部に設けられ、一定の速度で流れる流体を加熱するための、ヒータ（抵抗素子）３１と、センサ薄膜３０においてヒータ３１を挟んでヒータ３１の両側に設けられた一組の抵抗素子３２，３３と、基台２０の一辺側に設けられた周囲温度センサ（抵抗素子）３４と、センサ薄膜３０の対角関係にある角部近傍に設けられた電極３５と、を更に備える。また、センサ薄膜３０は、基台２０のキャビティ２５に通ずる複数のスリット（開口部）３６を有する。 In addition, the flow sensor 10 is provided at the center of the sensor thin film 30, and a heater (resistive element) 31 for heating fluid flowing at a constant speed, and on both sides of the heater 31 with the heater 31 sandwiched between the sensor thin film 30. A pair of resistive elements 32 and 33 provided, an ambient temperature sensor (resistive element) 34 provided on one side of the base 20, and electrodes provided in the vicinity of the corners having a diagonal relationship with the sensor thin film 30 35. The sensor thin film 30 has a plurality of slits (openings) 36 that communicate with the cavity 25 of the base 20.

本実施形態のヒータ３１、抵抗素子３２，３３、周囲温度センサ３４、及び電極３５は、本発明に係るセンサにおいて所定の物理量を検出するための「回路部」の一例に相当する。回路部は、基台２０の上面に下部絶縁膜（図示省略）を形成した後に、この下部絶縁膜上に設けられるのが好ましい。これにより、回路部を基台２０と電気的に絶縁することができる。さらに、回路部の上面に上部絶縁膜（図示省略）を形成するのが好ましい。これにより、回路部の電気的に絶縁性を高める。なお、下部絶縁膜及び上部絶縁膜の材料としては、例示的に、窒化ケイ素（ＳｉＮ）や酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）などが使用可能である。 The heater 31, the resistance elements 32 and 33, the ambient temperature sensor 34, and the electrode 35 of the present embodiment correspond to an example of a “circuit unit” for detecting a predetermined physical quantity in the sensor according to the present invention. The circuit part is preferably provided on the lower insulating film after a lower insulating film (not shown) is formed on the upper surface of the base 20. Thereby, the circuit unit can be electrically insulated from the base 20. Furthermore, it is preferable to form an upper insulating film (not shown) on the upper surface of the circuit portion. Thereby, the electrical insulation of a circuit part is improved. For example, silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO ₂ ) can be used as the material of the lower insulating film and the upper insulating film.

このような構成を備えるフローセンサ１０は、例えば図１及び図２中にブロック矢印で示すように、測定対象である流体、例えばガスの流れる方向に沿って、抵抗素子３２、ヒータ３１、及び抵抗素子３３が順に並ぶように配置される。この場合、抵抗素子３２は、ヒータ３１よりも上流側（図１及び図２において左側）に設けられた上流側測温抵抗素子（上流側温度センサ）として機能し、抵抗素子３３は、ヒータ３１よりも下流側（図１及び図２において右側）に設けられた下流側測温抵抗素子（下流側温度センサ）として機能する。 The flow sensor 10 having such a configuration includes, for example, a resistance element 32, a heater 31, and a resistor along the flow direction of a fluid to be measured, for example, a gas, as indicated by a block arrow in FIGS. The elements 33 are arranged in order. In this case, the resistance element 32 functions as an upstream temperature measurement resistance element (upstream temperature sensor) provided upstream of the heater 31 (left side in FIGS. 1 and 2), and the resistance element 33 is the heater 31. It functions as a downstream side resistance temperature detector (downstream temperature sensor) provided on the downstream side (right side in FIGS. 1 and 2).

キャビティ２５を覆うセンサ薄膜３０は、熱容量が小さく、基台２０に対して断熱性を有するダイアフラムを成す。周囲温度センサ３４は、フローセンサ１０が設置された管路（図示省略）を流通するガスの温度を測定する。ヒータ３１は、周囲温度センサ３４が計測したガスの温度よりも一定温度（例えば４０℃）高くなるように、ガスを加熱する。上流側測温抵抗素子３２は、ヒータ３１よりも上流側の温度を検出するのに用いられ、下流側測温抵抗素子３３は、ヒータ３１よりも下流側の温度を検出するのに用いられる。 The sensor thin film 30 covering the cavity 25 has a small heat capacity and forms a diaphragm having a heat insulating property with respect to the base 20. The ambient temperature sensor 34 measures the temperature of gas flowing through a pipe line (not shown) where the flow sensor 10 is installed. The heater 31 heats the gas so that it is higher than the temperature of the gas measured by the ambient temperature sensor 34 by a certain temperature (for example, 40 ° C.). The upstream resistance temperature element 32 is used to detect a temperature upstream of the heater 31, and the downstream temperature resistance element 33 is used to detect a temperature downstream of the heater 31.

ここで、管路内のガスが静止している場合、ヒータ３１で加えられた熱は、上流方向及び下流方向へ対称的に拡散する。従って、上流側測温抵抗素子３２及び下流側測温抵抗素子３３の温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子３２及び下流側測温抵抗素子３３の電気抵抗は等しくなる。これに対し、管路内のガスが上流から下流に流れている場合、ヒータ３１で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。従って、上流側測温抵抗素子３２の温度よりも、下流側測温抵抗素子３３の温度が高くなる。 Here, when the gas in the pipe line is stationary, the heat applied by the heater 31 diffuses symmetrically in the upstream direction and the downstream direction. Accordingly, the temperatures of the upstream resistance temperature element 32 and the downstream resistance temperature element 33 are equal, and the electrical resistances of the upstream resistance temperature element 32 and the downstream resistance temperature element 33 are equal. On the other hand, when the gas in the pipeline flows from upstream to downstream, the heat applied by the heater 31 is carried in the downstream direction. Therefore, the temperature of the downstream temperature measuring resistance element 33 is higher than the temperature of the upstream temperature measuring resistance element 32.

このような温度差は、上流側測温抵抗素子３２の電気抵抗と下流側測温抵抗素子３３の電気抵抗との間に差を生じさせる。下流側測温抵抗素子３３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子３２の電気抵抗との差は、管路内のガスの速度や流量と相関関係がある。そのため、下流側測温抵抗素子３３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子３２の電気抵抗との差を基に、管路を流れる流体の速度（流速）や流量を算出することができる。抵抗素子３１、３２及び３３の電気抵抗の情報は、図１中に示す電極３５を通じて電気信号として取り出すことができる。 Such a temperature difference causes a difference between the electrical resistance of the upstream temperature measuring resistance element 32 and the electrical resistance of the downstream temperature measuring resistance element 33. The difference between the electrical resistance of the downstream resistance temperature element 33 and the electrical resistance of the upstream resistance temperature element 32 has a correlation with the gas velocity and flow rate in the pipe. Therefore, based on the difference between the electrical resistance of the downstream resistance temperature sensor 33 and the electrical resistance of the upstream resistance temperature sensor 32, the speed (flow velocity) and flow rate of the fluid flowing through the pipeline can be calculated. Information on the electrical resistance of the resistance elements 31, 32 and 33 can be extracted as an electrical signal through the electrode 35 shown in FIG.

図１及び図２に示す基台２０の厚さは、例えば５２５μｍであり、基台２０の縦横の寸法は、例えばそれぞれ２ｍｍ程度である。但し、基板２０の寸法及び形状は、これらに限られない。基台２０の材料としては、例示的に、シリコン（Ｓｉ）などが使用可能である。 The thickness of the base 20 shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, 525 μm, and the vertical and horizontal dimensions of the base 20 are each about 2 mm, for example. However, the dimension and shape of the substrate 20 are not limited to these. As a material for the base 20, for example, silicon (Si) or the like can be used.

キャビティ２５は、異方性エッチングやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術などを用いて形成することができる。図２には、一例として断面形状が舟形凹状のキャビティ２５が形成された様子を例示している。 The cavity 25 can be formed using anisotropic etching, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, or the like. FIG. 2 illustrates a state in which a cavity 25 having a boat-shaped concave shape is formed as an example.

図１及び図２に示すセンサ薄膜３０の厚さは、例えば１μｍであり、センサ薄膜３０の縦横の寸法は、例えば基台２０と同一（２ｍｍ程度）である。センサ薄膜３０の材料としては、例示的に、窒化ケイ素（ＳｉＮ）や酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）などが使用可能である。 The thickness of the sensor thin film 30 shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, 1 μm, and the vertical and horizontal dimensions of the sensor thin film 30 are, for example, the same as the base 20 (about 2 mm). Examples of the material of the sensor thin film 30 include silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO ₂ ).

各抵抗素子３１，３２，３３，３４のそれぞれの材料には、白金（Ｐｔ）などが使用可能である。また、各抵抗素子３１，３２，３３，３４の形成には、リソグラフィ法などが適用可能である。各抵抗素子３１，３２，３３，３４はセンサ薄膜３０によって基台
２０と電気的に絶縁されている。 Platinum (Pt) or the like can be used as the material of each resistance element 31, 32, 33, 34. Further, a lithography method or the like can be applied to the formation of each of the resistance elements 31, 32, 33, and 34. Each resistance element 31, 32, 33, 34 is electrically insulated from the base 20 by the sensor thin film 30.

図２に示すキャビティ２５の表面Ａは、原子層堆積法（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）により形成された膜Ｘで被覆されている。ここで、原子層堆積法は、原料化合物の分子に対して一層ごとに、表面吸着、反応による成膜、パージによる余剰分子の除去（取り除き）というサイクルを繰り返すので、突起（突出部）や段差、又は遮蔽物の裏側などの３次元構造の微小空間にも入り込んで成膜することが可能である。また、原子層堆積法は、反応原料が吸着する全範囲にわたって同等の成長速度を維持する特性を有しているので、比較的大きな範囲（大面積）に均一かつ薄く成膜することが可能である。 The surface A of the cavity 25 shown in FIG. 2 is covered with a film X formed by an atomic layer deposition (ALD) method. Here, the atomic layer deposition method repeats a cycle of surface adsorption, film formation by reaction, and removal (removal) of excess molecules by purging for each molecule of the raw material compound, so that protrusions (protrusions) and steps are formed. Alternatively, it is possible to form a film by entering into a minute space of a three-dimensional structure such as the back side of the shield. In addition, the atomic layer deposition method has the characteristic of maintaining the same growth rate over the entire range in which the reaction raw material is adsorbed, so that a uniform and thin film can be formed in a relatively large range (large area). is there.

原子層堆積法により形成される膜Ｘは、フッ素含有物質、例えばトリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）ガスや六フッ化硫黄（ＳＦ₆）ガスなどの腐食性を有する気体に対し、耐食性を有することが好ましい。これにより、従来のセンサではキャビティ（凹部）の表面が露出していたり、又は十分に被覆されていなかったりしていたのに対し、本実施形態のフローセンサ１０ではキャビティ２５の表面Ａがフッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘで被覆されているので、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体が存在する環境下において、本実施形態のフローセンサ１０を好適に用いることができる。 The film X formed by the atomic layer deposition method preferably has corrosion resistance against a corrosive gas such as a fluorine-containing substance such as trifluoromethane (CHF ₃ ) gas or sulfur hexafluoride (SF ₆ ) gas. . Thereby, in the conventional sensor, the surface of the cavity (concave portion) is exposed or not sufficiently covered, whereas in the flow sensor 10 of the present embodiment, the surface A of the cavity 25 contains fluorine. Since it is covered with the film X having corrosion resistance to the substance, for example, the flow sensor 10 of this embodiment can be suitably used in an environment where corrosive gas such as fluorine-containing gas exists.

キャビティ２５の表面Ａと同様に、図１及び図２に示す各抵抗素子３１，３２，３３，３４、すなわち、電極３５を除く回路部の一部も、原子層堆積法により形成された膜Ｘで完全に被覆されている。これにより、回路部の一部、特に抵抗素子３１，３２，３３を完全に被覆することができる。また、原子層堆積法は均一かつ薄く成膜することが可能なので、従来、被覆する膜が不均一になったり厚くなったりすることで生じていた、感度や応答性の低下、及び応力による破損のおそれを低減することができる。なお、電極３５は、外部の回路などに電気的に接続するために、被覆せずに露出させる。よって、原子層堆積法を用いて成膜するときに、電極３５をマスクなどであらかじめ保護しておく。 Similarly to the surface A of the cavity 25, the resistive elements 31, 32, 33, and 34 shown in FIGS. 1 and 2, that is, a part of the circuit portion excluding the electrode 35 are also formed by the atomic layer deposition method. It is completely covered with. Thereby, a part of circuit part, especially the resistive elements 31, 32, and 33 can be coat | covered completely. In addition, the atomic layer deposition method enables uniform and thin film formation, so the sensitivity and responsiveness degradation and damage caused by stress, which were conventionally caused by the non-uniform or thick film to be coated, have occurred. The risk of this can be reduced. The electrode 35 is exposed without being covered so as to be electrically connected to an external circuit or the like. Therefore, when the film is formed using the atomic layer deposition method, the electrode 35 is protected in advance with a mask or the like.

図３は、図１に示したフローセンサの他の例を説明する斜視図であり、図４は、図３に示したＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視方向断面図である。図１及び図２では、回路部の一部を被覆するようにしたが、これに限定されない。図３及び図４に示すように、電極３５の代わりに、基台２０の下面（裏面）に電極２１を設けるようにしてもよい。電極２１は、基台２０を貫通する電極２２を介してセンサ薄膜３０の回路部に電気的に接続しており、この電極２１から外部の回路などに電気的に接続することが可能となる。この場合、各抵抗素子３１，３２，３３，３４、すなわち、回路部の全部が、原子層堆積法により形成された膜Ｘで被覆される。 FIG. 3 is a perspective view for explaining another example of the flow sensor shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, a part of the circuit portion is covered, but the present invention is not limited to this. As shown in FIGS. 3 and 4, the electrode 21 may be provided on the lower surface (back surface) of the base 20 instead of the electrode 35. The electrode 21 is electrically connected to the circuit portion of the sensor thin film 30 via the electrode 22 penetrating the base 20, and can be electrically connected to an external circuit or the like from the electrode 21. In this case, each of the resistance elements 31, 32, 33, 34, that is, the entire circuit portion is covered with the film X formed by the atomic layer deposition method.

膜Ｘの材料（原料）としては、例えば酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃）を用いることが好ましい。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘを容易に実現することができる。 As a material (raw material) of the film X, for example, aluminum oxide (alumina, Al ₂ O ₃ ) is preferably used. Thereby, the film | membrane X which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable.

図５及び図６は、回路部を被覆する膜を説明するための要部拡大側方断面図である。センサ薄膜３０を下部絶縁膜３７及び上部絶縁膜３８として形成する場合、膜Ｘは下部絶縁膜３７の下及び上部絶縁膜３８の上に一様に形成される。この場合、膜Ｘの材料（原料）としては、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）が更に好ましい。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘを容易に実現することができる。また、図５に示すように、例えば抵抗素子３１の上に形成された窒化ケイ素の上部絶縁膜３８に欠損（欠陥）Ｂが生じたときに、図６に示すように、窒化ケイ素の膜Ｘで上部絶縁膜３８の欠損Ｂを補う（埋める）ことができ、フローセンサ１０の製品不良を低減することができる。 FIG. 5 and FIG. 6 are enlarged cross-sectional side views of the main part for explaining the film covering the circuit part. When the sensor thin film 30 is formed as the lower insulating film 37 and the upper insulating film 38, the film X is uniformly formed below the lower insulating film 37 and on the upper insulating film 38. In this case, as a material (raw material) of the film X, for example, silicon nitride (SiN) is more preferable. Thereby, the film | membrane X which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable. As shown in FIG. 5, for example, when a defect (defect) B occurs in the upper insulating film 38 of silicon nitride formed on the resistance element 31, as shown in FIG. Thus, the defect B of the upper insulating film 38 can be compensated (filled), and product defects of the flow sensor 10 can be reduced.

本実施形態では、本発明に係るセンサの一例としてフローセンサ１０を示したが、これに限定されず、温度センサ、圧力センサなど他の種類のセンサであってもよい。 In this embodiment, although the flow sensor 10 was shown as an example of the sensor according to the present invention, it is not limited to this, and other types of sensors such as a temperature sensor and a pressure sensor may be used.

このように、本実施形態におけるフローセンサ１０によれば、キャビティ２５を有する基台２０の一方の面上に、キャビティ２５に通ずるスリット３６を有するセンサ薄膜３０が設けられ、キャビティ２５の表面Ａが、原子層堆積法により形成された膜Ｘで被覆されている。ここで、原子層堆積法は、原料化合物の分子に対して一層ごとに、表面吸着、反応による成膜、パージによる余剰分子の除去（取り除き）というサイクルを繰り返すので、突起（突出部）や段差、又は遮蔽物の裏側などの３次元構造の微小空間にも入り込んで成膜することが可能である。また、原子層堆積法は、反応原料が吸着する全範囲にわたって同等の成長速度を維持する特性を有しているので、比較的大きな範囲（大面積）に均一かつ薄く成膜することが可能である。従って、原子層堆積法によって膜Ｘを形成することにより、キャビティ２５に対してセンサ薄膜３０がオーバーハング状に張り出している部分（遮蔽物）を回り込み、例えば図２に示す断面形状が舟形凹状のキャビティ２５の船首及び船尾部分にも成膜することができ、膜Ｘでキャビティ２５の表面Ａを均一かつ薄く被覆することできる。 As described above, according to the flow sensor 10 of the present embodiment, the sensor thin film 30 having the slit 36 communicating with the cavity 25 is provided on one surface of the base 20 having the cavity 25, and the surface A of the cavity 25 is The film X is formed by an atomic layer deposition method. Here, the atomic layer deposition method repeats a cycle of surface adsorption, film formation by reaction, and removal (removal) of excess molecules by purging for each molecule of the raw material compound, so that protrusions (protrusions) and steps are formed. Alternatively, it is possible to form a film by entering into a minute space of a three-dimensional structure such as the back side of the shield. In addition, the atomic layer deposition method has the characteristic of maintaining the same growth rate over the entire range in which the reaction raw material is adsorbed, so that a uniform and thin film can be formed in a relatively large range (large area). is there. Therefore, by forming the film X by the atomic layer deposition method, the sensor thin film 30 wraps around the cavity 25 over the portion (shield) where the sensor thin film 30 protrudes in an overhang shape. For example, the cross-sectional shape shown in FIG. A film can also be formed on the bow and stern portions of the cavity 25, and the surface A of the cavity 25 can be uniformly and thinly coated with the film X.

また、本実施形態におけるフローセンサ１０によれば、キャビティ２５の表面Ａを被覆している膜Ｘが、フッ素含有物質に対して耐食性を有する。これにより、従来のセンサではキャビティの表面が露出していたり、又は十分に被覆されていなかったりしていたのに対し、本実施形態のフローセンサ１０ではキャビティ２５の表面Ａがフッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘで被覆されているので、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体が存在する環境下において、本実施形態のフローセンサ１０を好適に用いることができる。 Further, according to the flow sensor 10 in the present embodiment, the film X covering the surface A of the cavity 25 has corrosion resistance against the fluorine-containing substance. Thus, in the conventional sensor, the surface of the cavity is exposed or not sufficiently covered, whereas in the flow sensor 10 of the present embodiment, the surface A of the cavity 25 is against the fluorine-containing substance. In other words, the flow sensor 10 according to the present embodiment can be suitably used in an environment where corrosive gas such as fluorine-containing gas exists.

また、本実施形態におけるフローセンサ１０によれば、センサ薄膜３０の回路部の少なくとも一部も、原子層堆積法により形成された膜Ｘで被覆されている。これにより、回路部の一部、特に抵抗素子３１，３２，３３などを完全に被覆することができる。また、原子層堆積法は均一かつ薄く成膜することが可能なので、従来、被覆する膜が不均一になったり厚くなったりすることで生じていた、感度や応答性の低下、及び応力による破損のおそれを低減することができる。 Further, according to the flow sensor 10 in the present embodiment, at least a part of the circuit portion of the sensor thin film 30 is covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Thereby, a part of circuit part, especially the resistive elements 31, 32, 33, etc. can be completely covered. In addition, the atomic layer deposition method enables uniform and thin film formation, so the sensitivity and responsiveness degradation and damage caused by stress, which were conventionally caused by the non-uniform or thick film to be coated, have occurred. The risk of this can be reduced.

また、本実施形態におけるフローセンサ１０によれば、原子層堆積法により形成された膜Ｘは、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘを容易に実現することができる。 Moreover, according to the flow sensor 10 in the present embodiment, the film X formed by the atomic layer deposition method is aluminum oxide (alumina, Al ₂ O ₃ ). Thereby, the film | membrane X which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable.

また、本実施形態におけるフローセンサ１０によれば、原子層堆積法により形成された膜Ｘは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘを容易に実現することができる。また、図５に示すように、例えば抵抗素子３１上に形成された窒化ケイ素の上部絶縁膜３８に欠損（欠陥）Ｂが生じたときに、図６に示すように、窒化ケイ素の膜Ｘで上部絶縁膜３８の欠損Ｂを補う（埋める）ことができ、フローセンサ１０の製品不良を低減することができる。 Moreover, according to the flow sensor 10 in the present embodiment, the film X formed by the atomic layer deposition method is silicon nitride (SiN). Thereby, the film | membrane X which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable. Further, as shown in FIG. 5, for example, when a defect (defect) B is generated in the upper insulating film 38 of silicon nitride formed on the resistance element 31, as shown in FIG. The defect B of the upper insulating film 38 can be compensated (filled), and product defects of the flow sensor 10 can be reduced.

（変形例）
図７及び図８は、本発明に係るセンサの例によるフローセンサの変形例を示すためのものである。なお、特に記載がない限り、前述した実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。また、図示しない構成部分は、前述した実施形態と同様とする。 (Modification)
7 and 8 are diagrams for illustrating a modification of the flow sensor according to the example of the sensor according to the present invention. Unless otherwise specified, the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. Further, components not shown in the figure are the same as those in the above-described embodiment.

図７は、図１に示したフローセンサの変形例における設置例を説明する側方断面図であり、図８は、図７に示したフローセンサの側方断面図である。フローセンサは、通常、流体が流通する管路の内壁に設置される。例えば、図７に示すように、フローセンサ１０Ａは、管路７の上部の内壁に設けられ、図１に示した電極３５と電極９２とがボンディングワイヤ９３などの電気配線を介して電気的に接続されている。電極９２は、例えばフローセンサ１０Ａを備える流量計の本体側の回路などに電気的に接続されており、フローセンサ１０Ａで得られる電気信号を伝達することができる。また、電極９２は、管路７に形成された開口部（図示省略）を貫通しており、開口部は例えばハーメチックシールなどのシール部材８で気密封止されている。これにより、管路７の気密性を確保し、管路７を流通する流体が漏えいするのを防止する。 FIG. 7 is a side sectional view for explaining an installation example in a modification of the flow sensor shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a side sectional view of the flow sensor shown in FIG. The flow sensor is usually installed on the inner wall of a conduit through which fluid flows. For example, as shown in FIG. 7, the flow sensor 10 </ b> A is provided on the inner wall of the upper portion of the pipe line 7, and the electrode 35 and the electrode 92 shown in FIG. 1 are electrically connected via an electrical wiring such as a bonding wire 93. It is connected. The electrode 92 is electrically connected to, for example, a circuit on the main body side of a flow meter including the flow sensor 10A, and can transmit an electrical signal obtained by the flow sensor 10A. Moreover, the electrode 92 penetrates the opening part (illustration omitted) formed in the pipe line 7, and the opening part is airtightly sealed with sealing members 8, such as a hermetic seal, for example. Thereby, the airtightness of the pipe line 7 is ensured, and the fluid flowing through the pipe line 7 is prevented from leaking.

図８に示すように、フローセンサ１０Ａは、図２及び図４に示すキャビティ２５の表面Ａ及び回路部の一部と同様に、基台２０の側面Ｃも、原子層堆積法により形成された膜Ｘで被覆されている。これにより、図７に示すように、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する流体にフローセンサ１０Ａの側面を露出する（さらす）場合に、好適に用いることができる。 As shown in FIG. 8, in the flow sensor 10A, the side surface C of the base 20 is formed by the atomic layer deposition method as well as the surface A of the cavity 25 and a part of the circuit portion shown in FIGS. Covered with membrane X. As a result, as shown in FIG. 7, it can be suitably used when the side surface of the flow sensor 10A is exposed (exposed) to a corrosive fluid such as a fluorine-containing gas.

このように、変形例におけるフローセンサ１０Ａによれば、基台２０の側面Ｃも、原子層堆積法により形成された膜Ｘで被覆されている。これにより、前述したフローセンサ１０と同様の効果に加え、図７に示すように、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する流体にフローセンサ１０Ａの側面を露出する（さらす）場合に、好適に用いることができる。 Thus, according to the flow sensor 10A in the modification, the side surface C of the base 20 is also covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Thereby, in addition to the same effect as the flow sensor 10 described above, as shown in FIG. 7, for example, when the side surface of the flow sensor 10A is exposed (exposed) to a corrosive fluid such as a fluorine-containing gas. Can be used.

＜センサの製造方法＞
図９乃至図１５は、本発明に係るセンサの製造方法の一例を示すためのものである。図９乃至図１５は、本発明に係るセンサの製造方法の一例を説明する側方断面図である。最初に、図９に示すように、シリコンなどの基台６０の一方の面及び他方の面（図９において上面及び下面）に、窒化ケイ素又は酸化ケイ素などの絶縁膜７１を全面にわたって形成する。なお、基台６０の下面に形成した絶縁膜７１に代えてガラスなどの基板を接合するようにしてもよい。 <Sensor manufacturing method>
9 to 15 are for illustrating an example of a method for manufacturing a sensor according to the present invention. 9 to 15 are side sectional views for explaining an example of a method for manufacturing a sensor according to the present invention. First, as shown in FIG. 9, an insulating film 71 such as silicon nitride or silicon oxide is formed over the entire surface on one surface and the other surface (upper surface and lower surface in FIG. 9) of a base 60 such as silicon. Note that a substrate such as glass may be bonded instead of the insulating film 71 formed on the lower surface of the base 60.

次に、図１０に示すように、基台６０の上面に形成した絶縁膜７１の上に、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の方法により、金属や酸化物を付着させ、所定の物理量を検出するための回路部を構成する各要素７２，７３，７４，７５を形成（パターニング）する。 Next, as shown in FIG. 10, a metal or oxide is deposited on the insulating film 71 formed on the upper surface of the base 60 by a method such as a sputtering method, a CVD method, a vacuum evaporation method, etc. The elements 72, 73, 74, and 75 that constitute the circuit portion for detecting the above are formed (patterned).

次に、図１１に示すように、各要素７２，７３，７４，７５の上に、更に窒化ケイ素又は酸化ケイ素などの絶縁膜７６を形成する。 Next, as shown in FIG. 11, an insulating film 76 such as silicon nitride or silicon oxide is further formed on each element 72, 73, 74, 75.

次に、図１２に示すように、基台６０の上面に形成された絶縁膜７１，７６における所定位置を、マスクなどを用いてエッチングして基台６０の上面に通ずる複数のスリット（開口部）７７を形成するとともに、絶縁膜７６において電極となる要素７５の上を、マスクなどを用いてエッチングして開口部７５ａを形成する。 Next, as shown in FIG. 12, a plurality of slits (opening portions) that are etched at predetermined positions in the insulating films 71 and 76 formed on the upper surface of the base 60 using a mask or the like and communicate with the upper surface of the base 60. ) 77, and an opening 75 a is formed by etching the element 75 that serves as an electrode in the insulating film 76 using a mask or the like.

次に、図１３に示すように、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の方法により、図１２における開口部７５ａの位置に金属や酸化物を付着させ、外部の回路などに電気的に接続するための電極７５ｂを形成する。これにより、基台６０の上面にセンサ薄膜７０が設けられる。 Next, as shown in FIG. 13, a metal or oxide is attached to the position of the opening 75a in FIG. 12 by a method such as sputtering, CVD, or vacuum deposition, and is electrically connected to an external circuit or the like. An electrode 75b is formed. Thereby, the sensor thin film 70 is provided on the upper surface of the base 60.

次に、図１４に示すように、複数のスリット７７を介して基台６０の上面に異方性エッチングを施し、例えば断面形状が舟形凹状のキャビティ（凹部）６５を形成する。 Next, as shown in FIG. 14, anisotropic etching is performed on the upper surface of the base 60 through a plurality of slits 77 to form a cavity (concave portion) 65 having a boat-shaped concave shape, for example.

次に、図１５に示すように、原子層堆積法により形成される膜Ｘでキャビティ６５の表面Ｄを被覆する。これにより、センサ５０が製造される。ここで、原子層堆積法は、原料化合物の分子に対して一層ごとに、表面吸着、反応による成膜、パージによる余剰分子の除去（取り除き）というサイクルを繰り返すので、突起（突出部）や段差、又は遮蔽物の裏側などの３次元構造の微小空間にも入り込んで成膜することが可能である。また、原子層堆積法は、反応原料が吸着する全範囲にわたって同等の成長速度を維持する特性を有しているので、比較的大きな範囲（大面積）に均一かつ薄く成膜することが可能である。 Next, as shown in FIG. 15, the surface D of the cavity 65 is covered with a film X formed by an atomic layer deposition method. Thereby, the sensor 50 is manufactured. Here, the atomic layer deposition method repeats a cycle of surface adsorption, film formation by reaction, and removal (removal) of excess molecules by purging for each molecule of the raw material compound, so that protrusions (protrusions) and steps are formed. Alternatively, it is possible to form a film by entering into a minute space of a three-dimensional structure such as the back side of the shield. In addition, the atomic layer deposition method has the characteristic of maintaining the same growth rate over the entire range in which the reaction raw material is adsorbed, so that a uniform and thin film can be formed in a relatively large range (large area). is there.

原子層堆積法により形成される膜Ｘは、フッ素含有物質、例えばトリフルオロメタン（ＣＨＦ₃）ガスや六フッ化硫黄（ＳＦ₆）ガスなどの腐食性を有する気体に対し、耐食性を有することが好ましい。これにより、従来のセンサではキャビティの表面が露出していたり、又は十分に被覆されていなかったりしていたのに対し、本実施形態により製造されるセンサ５０ではキャビティ６５の表面Ｄがフッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘで被覆されているので、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体が存在する環境下において、本実施形態のセンサ５０を好適に用いることができる。 The film X formed by the atomic layer deposition method preferably has corrosion resistance against a corrosive gas such as a fluorine-containing substance such as trifluoromethane (CHF ₃ ) gas or sulfur hexafluoride (SF ₆ ) gas. . Thereby, in the conventional sensor, the surface of the cavity is exposed or not sufficiently covered, whereas in the sensor 50 manufactured according to the present embodiment, the surface D of the cavity 65 is a fluorine-containing substance. Therefore, the sensor 50 according to the present embodiment can be suitably used in an environment where corrosive gas such as fluorine-containing gas exists.

また、キャビティ６５の表面Ｄと同様に、図１５に示す各要素７２，７３，７４、すなわち、電極７５ｂを除く回路部の一部も、原子層堆積法により形成される膜Ｘで被覆する。これにより、回路部の一部、特に検出部を保護することができる。また、原子層堆積法は均一かつ薄く成膜することが可能なので、従来、被覆する膜が不均一になったり厚くなったりすることで生じていた、検出部の感度や応答性の低下、及び応力による破損のおそれを低減することができる。 Similarly to the surface D of the cavity 65, each element 72, 73, 74 shown in FIG. 15, that is, a part of the circuit portion excluding the electrode 75b is covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Thereby, a part of circuit part, especially a detection part can be protected. In addition, since the atomic layer deposition method can form a uniform and thin film, the sensitivity and responsiveness of the detection unit, which has conventionally been caused by non-uniform or thick films to be coated, and The risk of damage due to stress can be reduced.

なお、図３及び図４に示した場合と同様に、基台６０の下面（裏面）に電極を設けるときには、回路部の全部を、原子層堆積法により形成される膜Ｘで被覆してもよい。 As in the case shown in FIGS. 3 and 4, when the electrode is provided on the lower surface (back surface) of the base 60, the entire circuit portion may be covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Good.

さらに、図１５に示す基台６０の側面Ｅも、原子層堆積法により形成される膜Ｘで被覆する。これにより、図７に示した場合と同様に、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体にセンサ５０の側面を露出する（さらす）場合に、好適に用いることができる。 Further, the side surface E of the base 60 shown in FIG. 15 is also covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Thereby, similarly to the case shown in FIG. 7, it can be suitably used when the side surface of the sensor 50 is exposed (exposed) to a corrosive gas such as a fluorine-containing gas.

また、絶縁膜７１，７６を形成する場合、膜Ｘの材料（原料）としては、例えば窒化ケイ素（ＳｉＮ）が更に好ましい。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する被膜を容易に実現することができる。また、図５に示した場合と同様に、例えば回路部を構成する要素７２，７３，７４の上に形成された窒化ケイ素の絶縁膜７６に欠損（欠陥）が生じたときに、図６に示した場合と同様に、窒化ケイ素の膜Ｘで絶縁膜７６の欠損を補う（埋める）ことができ、センサ５０の製品不良を低減することができる。 Moreover, when forming the insulating films 71 and 76, as a material (raw material) of the film X, for example, silicon nitride (SiN) is more preferable. Thereby, the film which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable. Similarly to the case shown in FIG. 5, for example, when a defect (defect) occurs in the silicon nitride insulating film 76 formed on the elements 72, 73, and 74 constituting the circuit portion, FIG. As in the case shown, the defect of the insulating film 76 can be compensated (filled) with the silicon nitride film X, and the defective product of the sensor 50 can be reduced.

本実施形態では、本発明に係るセンサの製造方法の一例として、センサ５０単位の製造方法を示したが、これに限定されない。例えば、基台６０は、一枚のウエハ（図示省略）から複数個に分割されて（切り分けられて）使用されるが、複数個の基台６０に分割する前のウエハの状態で複数のセンサ５０を製造した後に、ウエハを所定サイズに分割するようにしてもよい。この場合、複数個のセンサ５０を原子層堆積法により形成される膜Ｘで同時に被覆することができるので、膜Ｘで被覆する工程のスループットを向上させることができる。 In the present embodiment, as an example of a method for manufacturing a sensor according to the present invention, a method for manufacturing 50 units of sensors is shown, but the present invention is not limited to this. For example, the base 60 is used by being divided (divided) into a plurality of pieces from one wafer (not shown), but a plurality of sensors in the state of the wafer before being divided into the plurality of bases 60. After manufacturing 50, the wafer may be divided into a predetermined size. In this case, since a plurality of sensors 50 can be simultaneously coated with the film X formed by the atomic layer deposition method, the throughput of the process of coating with the film X can be improved.

あるいは、図９に示したフローセンサ１０Ａのように、例えばシール部材８、電極９２、ボンディングワイヤ９３などを取り付け、センサ５０を一体化（パッケージ化）した後に、一体化されたセンサ５０を原子層堆積法により形成される膜Ｘで被覆するようにしてもよい。この場合、一体化されたセンサ５０において露出している箇所を膜Ｘで被覆することができるので、例えばセンサ５０の耐食性を更に高めることができる。 Alternatively, as in the flow sensor 10A illustrated in FIG. 9, for example, the seal member 8, the electrode 92, the bonding wire 93, and the like are attached and the sensor 50 is integrated (packaged), and then the integrated sensor 50 is replaced with an atomic layer. You may make it coat | cover with the film | membrane X formed by the deposition method. In this case, since the exposed portion of the integrated sensor 50 can be covered with the film X, for example, the corrosion resistance of the sensor 50 can be further improved.

このように、本実施形態におけるセンサ５０の製造方法によれば、基台６０の上面の上に設けられたセンサ薄膜７０に、当該上面に通ずるスリット（開口部）７７が形成され、当該上面にキャビティ（凹部）６５が形成され、原子層堆積法により形成される膜Ｘで当該キャビティ６５の表面Ｄが被覆される。ここで、原子層堆積法は、原料化合物の分子に対して一層ごとに、表面吸着、反応による成膜、パージによる余剰分子の除去（取り除き）というサイクルを繰り返すので、突起（突出部）や段差、又は遮蔽物の裏側などの３次元構造の微小空間にも入り込んで成膜することが可能である。また、原子層堆積法は、反応原料が吸着する全範囲にわたって同等の成長速度を維持する特性を有しているので、比較的大きな範囲（大面積）に均一かつ薄く成膜することが可能である。従って、原子層堆積法によって膜Ｘを形成することにより、キャビティ６５に対してセンサ薄膜７０がオーバーハング状に張り出している部分（遮蔽物）を回り込み、例えば図１５に示す断面形状が舟形凹状のキャビティ６５の船首及び船尾部分にも成膜することができ、被膜でキャビティ６５の表面Ｄを均一かつ薄く被覆することできる。 Thus, according to the manufacturing method of the sensor 50 in the present embodiment, the sensor thin film 70 provided on the upper surface of the base 60 is formed with the slit (opening) 77 leading to the upper surface, and the upper surface is formed on the upper surface. A cavity (concave portion) 65 is formed, and the surface D of the cavity 65 is covered with a film X formed by an atomic layer deposition method. Here, the atomic layer deposition method repeats a cycle of surface adsorption, film formation by reaction, and removal (removal) of excess molecules by purging for each molecule of the raw material compound, so that protrusions (protrusions) and steps are formed. Alternatively, it is possible to form a film by entering into a minute space of a three-dimensional structure such as the back side of the shield. In addition, the atomic layer deposition method has the characteristic of maintaining the same growth rate over the entire range in which the reaction raw material is adsorbed, so that a uniform and thin film can be formed in a relatively large range (large area). is there. Therefore, by forming the film X by the atomic layer deposition method, the sensor thin film 70 wraps around the cavity 65 over the portion (shield) where the sensor thin film 70 protrudes in an overhang shape. For example, the cross-sectional shape shown in FIG. A film can also be formed on the bow and stern portions of the cavity 65, and the surface D of the cavity 65 can be uniformly and thinly coated with a coating.

また、本実施形態におけるセンサ５０の製造方法によれば、キャビティ６５の表面Ｄを被覆する膜Ｘが、フッ素含有物質に対して耐食性を有する。これにより、従来のセンサではキャビティの表面が露出していたり、又は十分に被覆されていなかったりしていたのに対し、本実施形態により製造されるセンサ５０ではキャビティ６５の表面Ｄがフッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘで被覆されているので、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体が存在する環境下において、本実施形態のセンサ５０を好適に用いることができる。 In addition, according to the method for manufacturing the sensor 50 in the present embodiment, the film X that covers the surface D of the cavity 65 has corrosion resistance against the fluorine-containing substance. Thereby, in the conventional sensor, the surface of the cavity is exposed or not sufficiently covered, whereas in the sensor 50 manufactured according to the present embodiment, the surface D of the cavity 65 is a fluorine-containing substance. Therefore, the sensor 50 according to the present embodiment can be suitably used in an environment where corrosive gas such as fluorine-containing gas exists.

また、本実施形態におけるセンサ５０の製造方法によれば、センサ薄膜７０の回路部の少なくとも一部も、原子層堆積法により形成される膜Ｘで被覆される。これにより、回路部の一部、特に検出部を保護することができる。また、原子層堆積法は均一かつ薄く成膜することが可能なので、従来、被覆する膜が不均一になったり厚くなったりすることで生じていた、感度や応答性の低下、及び応力による破損のおそれを低減することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the sensor 50 in this embodiment, at least a part of the circuit portion of the sensor thin film 70 is covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Thereby, a part of circuit part, especially a detection part can be protected. In addition, the atomic layer deposition method enables uniform and thin film formation, so the sensitivity and responsiveness degradation and damage caused by stress, which were conventionally caused by the non-uniform or thick film to be coated, have occurred. The risk of this can be reduced.

また、本実施形態におけるセンサ５０の製造方法によれば、基台６０の側面Ｅも、原子層堆積法により形成される膜Ｘで被覆される。これにより、図７に示した場合と同様に、例えばフッ素含有ガスなどの腐食性を有する気体にセンサ５０の側面を露出する（さらす）場合に、好適に用いることができる。 Further, according to the method for manufacturing the sensor 50 in the present embodiment, the side surface E of the base 60 is also covered with the film X formed by the atomic layer deposition method. Thereby, similarly to the case shown in FIG. 7, it can be suitably used when the side surface of the sensor 50 is exposed (exposed) to a corrosive gas such as a fluorine-containing gas.

また、本実施形態におけるセンサ５０の製造方法によれば、原子層堆積法により形成される膜Ｘは、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ₂Ｏ₃）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘを容易に実現することができる。 Further, according to the method for manufacturing the sensor 50 in the present embodiment, the film X formed by the atomic layer deposition method is aluminum oxide (alumina, Al ₂ O ₃ ). Thereby, the film | membrane X which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable.

また、本実施形態におけるセンサ５０の製造方法によれば、原子層堆積法により形成される膜Ｘは、窒化ケイ素（ＳｉＮ）である。これにより、フッ素含有物質に対して耐食性を有する膜Ｘを容易に実現することができる。また、図５に示した場合と同様に、例えば回路部を構成する要素７２，７３，７４の上に形成された窒化ケイ素の絶縁膜７６に欠損（欠陥）が生じたときに、図６に示した場合と同様に、窒化ケイ素の膜Ｘで絶縁膜７６の欠損（欠陥）部分を補う（埋める）ことができ、センサ５０の製品不良を低減することができる。 Further, according to the method for manufacturing the sensor 50 in the present embodiment, the film X formed by the atomic layer deposition method is silicon nitride (SiN). Thereby, the film | membrane X which has corrosion resistance with respect to a fluorine-containing substance is easily realizable. Similarly to the case shown in FIG. 5, for example, when a defect (defect) occurs in the silicon nitride insulating film 76 formed on the elements 72, 73, and 74 constituting the circuit portion, FIG. Similarly to the case shown, the defect (defect) portion of the insulating film 76 can be compensated (filled) with the silicon nitride film X, and the product defects of the sensor 50 can be reduced.

なお、前述の各実施形態の構成は、組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしたりしてもよい。また、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。 Note that the configurations of the above-described embodiments may be combined or a part of the components may be replaced. The configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

１０…フローセンサ
２０，６０…基台
２５，６５…キャビティ
３０，７０…センサ薄膜
３１，３２，３３，３４…抵抗素子
３５…電極
３６…スリット
５０…センサ
７２，７３，７４，７５…要素
７７…スリット
Ｘ…膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Flow sensor 20, 60 ... Base 25, 65 ... Cavity 30, 70 ... Sensor thin film 31, 32, 33, 34 ... Resistance element 35 ... Electrode 36 ... Slit 50 ... Sensor 72, 73, 74, 75 ... Element 77 ... Slit X ... Membrane

Claims

A base having a recess on one side;
A sensor thin film provided on the one surface and having an opening leading to the recess,
The sensor is characterized in that the surface of the recess is covered with a film formed by an atomic layer deposition method.

The sensor according to claim 1, wherein the film has corrosion resistance against a fluorine-containing substance.

The sensor thin film has a circuit unit for detecting a predetermined physical quantity,
The sensor according to claim 1, wherein at least a part of the circuit unit is covered with the film.

The sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a side surface of the base is covered with the film.

The sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is aluminum oxide.

The sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the film is silicon nitride.

A method of manufacturing a sensor comprising a base and a sensor thin film provided on one surface of the base,
Forming an opening leading to the one surface in the semiconductor substrate;
Forming a recess on the one surface;
And a step of covering the surface of the recess with a film formed by an atomic layer deposition method.

The method of manufacturing a sensor according to claim 7, wherein the film has corrosion resistance against a fluorine-containing substance.

The sensor thin film has a circuit unit for detecting a predetermined physical quantity,
The method for manufacturing a sensor according to claim 7, wherein the step of covering the concave portion includes a step of covering at least a part of the circuit portion with the film.

The method for manufacturing a sensor according to claim 7, wherein the step of covering the recess includes a step of covering a side surface of the base with a film.

The method of manufacturing a sensor according to any one of claims 7 to 10, wherein the film is aluminum oxide.

The method for manufacturing a sensor according to any one of claims 7 to 10, wherein the film is silicon nitride.