热式流体流量传感器的制作方法

本发明涉及热式流体流量传感器，特别涉及适用于使用发热电阻体的热式流体流量传感器的有效的技术。

背景技术：

当前，在汽车等内燃机的电子控制燃料喷射装置中设置的测量吸入空气量的空气流量计得到应用。作为在这样的空气流量计中使用的流体流量传感器，使用发热电阻体的热式流体流量传感器因为能够直接检测质量空气量，所以逐渐成为主流。

其中，用使用半导体的微机电系统(microelectromechanicalsystems：mems)技术制造的热式空气流量传感器、即空气流量传感器，因为能够降低制造成本、用低功率驱动而受到关注。

作为这样的热式流体流量传感器，有包括发热电阻体的、检测流体的流量的流量检测部和进行流量检测部的控制等的电路部在同一基片上形成的结构。此时，无需将流量检测基片与电路基片用导线接合等方法电连接，能够减少部件个数。

专利文献1(日本特表2004-518119号公报)中记载了在微机械流量传感器中，在半导体基片集成测量元件和电路，在半导体基片的开口部上或凹部上设置测量元件的内容。

专利文献2(日本特开2012-202786号公报)中公开了一种热式流体流量传感器，其具有：包括在半导体基片上的第一层叠膜上设置的发热电阻体的检测部；和在半导体基片上设置的包括控制发热电阻体的控制电路的电路部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2004-518119号公报

专利文献2：日本特开2012-202786号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术课题

具有在同一基片上形成的流量检测部和电路部的热式流体流量传感器中，存在流量检测部具有压缩应力的情况。此时，流量检测部变得容易弯曲，因此担心流量检测部破损。

另一方面，流量检测部具有拉伸应力时，流量检测部不易弯曲，流量检测部破损的可能性小。但是，流量检测部具有拉伸应力时，存在电路部具有拉伸应力的情况。此时会发生电路部的特性变动的问题。

本发明的上述目的和新特征，根据本说明书的描述和附图能够明确。

用于解决技术课题的技术方案

以下对本申请中公开的实施方式中代表性的实施方式的概要进行简单说明。

一个实施方式的热式流体流量传感器，在传感器芯片的薄膜部上，在形成于层间绝缘膜的凹部即在侧壁和底面被用于调整应力的绝缘膜覆盖的凹部的侧壁，设置有阶梯状的台阶。

发明效果

简单说明由本申请公开的发明中的代表性发明获得的效果如下。

根据本发明，能够提高热式流体流量传感器的可靠性。

附图说明

图1是表示实施方式1的热式流体流量传感器的平面图。

图2是图1的a-a截面图。

图3是实施方式1的热式流体流量传感器中的传感器芯片的截面图。

图4是包括实施方式1的热式流体流量传感器的热式空气流量计的概要图。

图5是说明实施方式1的热式流体流量传感器的制造工序的截面图。

图6是图5之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图7是图6之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图8是图7之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图9是图8之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图10是图9之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图11是图10之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图12是图11之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图13是图12之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图14是图13之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图15是说明实施方式2的热式流体流量传感器的制造工序的截面图。

图16是图15之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图17是图16之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图18是图17之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图19是图18之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图20是图19之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图21是说明实施方式3的热式流体流量传感器的制造工序的截面图。

图22是图21之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图23是图22之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图24是说明实施方式4的热式流体流量传感器的制造工序的截面图。

图25是图24之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图26是图25之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图27是图26之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图28是图27之后的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。

图29是表示实施方式4的热式流体流量传感器的平面图。

图30是比较例的热式流体流量传感器中的传感器芯片的截面图。

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。其中，在用于说明实施方式的所有图中，对具有相同功能的部件标注相同的附图标记，省略其重复说明。另外，以下实施方式中，除了特别必要时之外，原则上不重复相同或同样的部分的说明。

(实施方式1)

参考附图说明本发明的一个实施方式的热式流体流量传感器。本实施方式的热式流体流量传感器是使用发热电阻体检测流体的流量的热式流体流量传感器。

＜热式流体流量传感器的结构＞

以下，用图1～图4，对本实施方式的热式流体流量传感器的结构进行说明。图1是表示本实施方式的热式流体流量传感器的平面图。图2是图1的a-a截面图。图3是本实施方式的热式流体流量传感器中的传感器芯片的截面图。即，图3是图2所示的热式流体流量传感器的主要部分截面图。图4是在汽车等内燃机的吸气通路中安装的包括本实施方式的热式流体流量传感器的热式空气流量计的概要图。

如图1和图2所示，热式流体流量传感器1具有引线框2和在引线框2的上表面上搭载的传感器芯片52，引线框2的一部分和传感器芯片52的一部分被模塑树脂10覆盖。图1中，用虚线表示了被模塑树脂10覆盖的部分的各结构体的轮廓。在模塑树脂10的上表面，形成有用于使得不阻碍空气流动的空气流路用槽34b。

引线框2具有彼此分离的基片搭载部4和多个外部端子(引脚)8。基片搭载部4是在其上表面上搭载传感器芯片52的金属板。外部端子8是一部分从模塑树脂10露出，具有将在传感器芯片52形成的电路与热式流体流量传感器1的外部电连接的作用的金属板。引线框2例如包括主要含cu(铜)的合金。

传感器芯片52在底部具有半导体基片3(参考图2)，具有在沿半导体基片3的主面的方向上排列的空气流量计测部1a和电路部1b。另外，在传感器芯片52的上表面，形成有多个用于相对于外部进行输入输出的电极垫(电极)6，电极垫6与外部端子8经由连接线7电连接。空气流量计测部1a是检测流体的流量的部分，是包括在半导体基片3上形成的发热电阻体(加热器)和检测热的传感器(未图示)的区域。

在空气流量计测部1a形成有传感器芯片52的膜厚较薄的区域即薄膜部9。上述加热器和上述传感器在俯视时在与薄膜部9重叠的位置排列形成。另外，在俯视图中，上述加热器、上述传感器和薄膜部9配置在与空气流路用槽34b重叠的位置。另外，空气流路用槽34b在上述加热器与上述传感器排列的方向上延伸。

电路部1b是传感器芯片52的一部分，是在半导体基片3上，形成有控制上述加热器的加热的mos(metaloxidesemiconductor，金属氧化物半导体)晶体管、二极管和存储器等的部分。另外，在电路部1b形成有经由电极垫6和外部端子8从外部接受电源供给、并进行对外部的空气流量的输出的电路。

如图2所示，作为引线框2的一部分的基片搭载部4和传感器芯片52，除了空气流量计测部1a之外被模塑树脂10覆盖。另外，作为引线框2的一部分的外部端子8的一方的端部从模塑树脂10露出，另一方的端部被模塑树脂10覆盖。在模塑树脂10内，外部端子8的端部与电极垫6经由连接线7连接。

在空气流量计测部1a，模塑树脂10在半导体基片3的主面侧和该主面的相反侧的背面侧分别开口。半导体基片3的主面侧的模塑树脂10的凹部和半导体基片3的背面侧的模塑树脂10的凹部形成于在俯视时重叠的位置。在半导体基片3的主面侧和背面侧的模塑树脂10的凹部之间的区域中，传感器芯片52的底部的半导体基片3和传感器芯片52的上部的绝缘膜分别开口，因此该区域的传感器芯片52的膜厚比其它区域的传感器芯片52的膜厚小。

即，在空气流量计测部1a中除去半导体基片3的一部分而形成有孔部9a(参考图3)，而且在该孔部的正上方，在传感器芯片52的上表面形成有凹部。因此，在空气流量计测部1a中，存在传感器芯片52的厚度比电路部1b小的区域。

本申请中，将这样使传感器芯片52薄膜化而得到的部分称为薄膜部9。薄膜部9是为了防止包括加热器的空气流量计测部1a的温度过度上升而形成有使半导体基片3开口的孔部的部分。另外，薄膜部9如使用图14在后文中所叙述的那样，是为了防止空气流量计测部1a中的传感器芯片52损坏、并且调整空气流量计测部1a的应力，在传感器芯片52的上部形成有凹部的部分。即，此处所谓薄膜部(隔膜、膜片结构)指的是在该凹部与孔部9a之间、厚度较小的传感器芯片52的一部分。

此处，为了使空气流入贯通半导体基片3的该孔部内，作为防止气密用的孔，形成有贯通基片搭载部4的开口部。即，半导体基片3的背面侧的模塑树脂10的凹部、贯通基片搭载部4的开口部、贯通半导体基片3的上述孔部、传感器芯片52的上表面的凹部和半导体基片3的主面侧的模塑树脂10的凹部，形成于在俯视时重叠的位置。由此，在空气流量计测部1a中的模塑树脂10的背面侧的凹部的正上方，贯通基片搭载部4的开口部和半导体基片3的背面侧的孔部9a(参考图3)从模塑树脂10露出。

如上所述，本实施方式中，在同一个半导体基片3上形成有检测流体的流量的流量检测部和进行流量检测部的控制等的电路部。与此不同，也考虑到在彼此不同的基片上形成检测流体的流量的流量检测部和进行流量检测部的控制或用于外部输出的流量转换的运算等的电路部的情况。此时，需要将形成有流量检测部的流量检测基片和形成有控制电路等的电路基片用导线接合等方法电连接。因此，部件个数增加，在将流量检测基片和电路基片组装的组装工序后要添加检查工序，由此存在制造工艺的工序数量增加，因组装工序中发生不良情况而导致成品率降低的可能性，产生制造成本增加的问题。

与此不同，本实施方式中，因为空气流量计测部1a和电路部1b存在于同一基片，所以无需将流量检测基片和电路基片用导线接合等方法电连接。因此能够减少部件个数。

接着，使用图3说明传感器芯片52的结构。传感器芯片52具有例如包括单晶硅的半导体基片3。半导体基片3的底面被例如包括氧化硅膜的绝缘膜29覆盖。在电路部1b，在半导体基片3的有源区域中，从半导体基片3的主面到中途深度形成有阱15。在阱15的上表面，从半导体基片3的主面到中途深度形成有多个扩散层19。扩散层19是形成深度比阱15浅的半导体区域。阱15与扩散层19具有彼此不同的导电类型。

在阱15的上表面、即有源区域的半导体基片3的上表面上，隔着栅极绝缘膜16形成有栅极电极17。栅极绝缘膜16例如包括氧化硅膜，栅极电极17例如包括多晶硅膜。栅极绝缘膜16和栅极电极17在一对扩散层彼此间的区域的正上方形成，栅极电极17和隔着栅极电极的正下方的半导体基片3的主面的一对扩散层19构成mos晶体管50。隔着栅极电极的正下方的半导体基片3的主面的一对扩散层19分别构成mos晶体管50的源极-漏极区域。一对扩散层19彼此间的半导体基片3的主面是在mos晶体管50工作时形成沟道的沟道区域。

在图3的电路部1b表示了多个mos晶体管50，未表示其它元件，但在未图示的区域中，在半导体基片3上形成有存储器或二极管等元件。在半导体基片3上形成的各元件，被在各元件间的半导体基片3上形成的元件分离区域14分离。元件分离区域14例如包括氧化硅膜，在与有源区域相邻的区域(场区域)中，从半导体基片3的主面形成至中途深度。元件分离区域14不仅在电路部1b的元件彼此间形成，也在空气流量计测部1a形成。

在空气流量计测部1a中形成有贯通半导体基片3的孔部9a，由此形成有传感器芯片52的厚度较薄的部分即薄膜部9。因为除去了孔部9a的正下方的绝缘膜29，所以位于孔部9a正上方的元件分离区域14的底面从半导体基片3和绝缘膜29露出。

在空气流量计测部1a中，在元件分离区域14上形成有加热器18和传感器(未图示)。加热器(发热电阻体)18和传感器(测量元件)相互隔开间隔并且电绝缘。加热器18和传感器包括由彼此相同的材料形成的同层的导电膜。传感器检测被加热器18产生的热加热后的空气的温度。用传感器进行温度检测的方式例如使用热电阻式或热电偶式等。

加热器18和传感器在沿半导体基片3的主面的方向即图3的进深方向，即图1中与a-a线正交的方向上排列配置。加热器18被一对传感器夹着而配置。

加热器18、传感器和mos晶体管50被在半导体基片3和元件分离区域14之上形成的层间绝缘膜20覆盖。层间绝缘膜20例如包括氧化硅膜。在层间绝缘膜20形成有多个接触孔(连接孔)，在各接触孔内，例如形成有主要含w(钨)的接触插塞(plug)21。层间绝缘膜20的上表面与多个接触插塞21各自的上表面平坦化为相同的高度。另其中，本申请中所谓高度指的是从半导体基片3的特定位置的主面起的、与半导体基片3的主面垂直的方向上的距离。

多个接触插塞21与加热器18的上表面、传感器(未图示)的上表面、扩散层19的上表面、或栅极电极17的上表面等分别连接。

在层间绝缘膜20和接触插塞21各个之上，形成有多个例如主要含al(铝)的配线22。配线22的底部与接触插塞21的上表面连接。层间绝缘膜20的上表面和配线22被在层间绝缘膜20上形成的层间绝缘膜23覆盖。层间绝缘膜23包括例如氧化硅膜。

在层间绝缘膜23形成有多个接触插塞孔，在各接触插塞孔内，埋入例如主要含w(钨)的多个接触插塞51。层间绝缘膜23的上表面与多个接触插塞51各自的上表面平坦化为相同的高度。在层间绝缘膜23上和接触插塞51上形成有多个例如主要含al(铝)的配线24。配线24的下表面与接触插塞51的上表面连接。配线24经由接触插塞51、配线22、接触插塞21与加热器18、传感器(未图示)、栅极电极17或扩散层19等连接。

在层间绝缘膜23上，以覆盖配线24的方式，依次形成有例如包括氧化硅膜的绝缘膜25和例如包括氮化硅膜的作为绝缘膜的保护膜26。一部分配线24的上表面的一部分从绝缘膜25和保护膜26露出，从绝缘膜25和保护膜26露出的配线24的上表面构成电极垫6。电极垫6是在配线24的上表面连接连接线的部分。

绝缘膜25、保护膜26、层间绝缘膜20和元件分离区域14是内部具有压缩应力的膜。换言之，绝缘膜25、保护膜26、层间绝缘膜20和元件分离区域14具有压缩侧的(压缩方向的，实现压缩效果的)应力。此处，绝缘膜25、保护膜26和层间绝缘膜20使用具有压缩应力的膜，由此能够提高配线22、24的保护性能和耐湿性。

在空气流量计测部1a，在俯视时与孔部9a重叠的区域中，在包括保护膜26、绝缘膜25、层间绝缘膜23和20的层叠膜的上表面形成有凹部5。凹部5是从该层叠膜的上表面到达该层叠膜的中途深度的凹部，凹部5的底面位于比加热器18和传感器(未图示)靠上方的位置。即，在凹部5内，加热器18和传感器(未图示)不露出。凹部5的深度即与半导体基片3的主面垂直的方向上的、从保护膜26的上表面到凹部5的底面的距离是2.5μm左右。

凹部5由多个凹部5a、5b构成。凹部5b在凹部5a的正下方形成，凹部5a的开口宽度比凹部5b的开口宽度大。即，凹部5包括在上述层叠膜的上表面形成的凹部5a和在凹部5a的底面形成的凹部5b。其中，此处所谓开口宽度指的是沿半导体基片3的主面的方向上的各凹部的宽度。

另外，凹部5b的侧壁，在俯视时与凹部5a的侧壁不重叠。即，在俯视图中，凹部5b在凹部5a的侧壁的内侧形成，凹部5b的侧壁与凹部5a的侧壁彼此隔开间隔。从而，在凹部5的侧壁形成有阶梯状的台阶。即，凹部5的开口宽度随着从凹部5的底部向上方去而阶段性地增大。此处，由凹部5a的底面和凹部5b的侧壁形成的台阶差在凹部5内形成为一阶。

凹部5a例如如图3所示贯通绝缘膜25，到达层间绝缘膜23的中途深度。但是，凹部5a也可以是不贯通绝缘膜25而到达绝缘膜25的中途深度的凹部。凹部5b例如如图3所示贯通层间绝缘膜23，到达层间绝缘膜20的中途深度。但是，凹部5b也可以是不贯通层间绝缘膜23而到达层间绝缘膜23的中途深度的凹部。

另外，也可以在凹部5b的底面还设置开口宽度比凹部5b小的凹部。此时，凹部5的侧壁的台阶差的数量增加，由此构成凹部5的各凹部的深度减小。

凹部5的内侧的上述层叠膜的表面被绝缘膜28覆盖。绝缘膜28是具有拉伸应力的膜，例如包括氮化硅膜。换言之，绝缘膜28与绝缘膜25、保护膜26、层间绝缘膜20和元件分离区域14相比，具有拉伸应力侧的(拉伸方向的，实现拉伸效果的)应力。

绝缘膜28仅在空气流量计测部1a形成，不在电路部1b形成。即，在电路部1b形成的mos晶体管50等元件被具有压缩应力的绝缘膜25和保护膜26覆盖，但不被具有拉伸应力的绝缘膜28覆盖。另外，空气流量计测部1a的加热器18和传感器被具有拉伸应力的绝缘膜28覆盖，但不被具有压缩应力的绝缘膜25和保护膜26覆盖。

mos晶体管50等半导体元件在具有拉伸应力的区域形成则会受到电阻值上升等的影响。为了防止这样的特性变动，使包括mos晶体管50等元件的电路部1b从具有拉伸应力的绝缘膜28露出。

此处，为了使空气流量计测部1a的薄膜部9所具有的应力成为拉伸应力，设置有作为调整应力用的膜的绝缘膜28。但是，构成绝缘膜28的氮化硅膜在低温形成，因此是拉伸应力较小的膜，于是为了在具有压缩应力的包括层间绝缘膜20、23、绝缘膜25和保护膜26的层叠膜的最上层即保护膜26上形成绝缘膜28而使该层叠膜的应力成为拉伸应力，需要形成膜厚非常大的绝缘膜28。

此处通过除去该层叠膜的上部的绝缘膜25和保护膜26等，在空气流量计测部1a形成凹部5，由此能够用膜厚较小的绝缘膜28实现空气流量计测部1a的应力调整。但是，为了在该层叠膜的上表面形成凹部5减少压缩应力，需要形成深度2.5μm程度的凹部5。这样的凹部5的深度会成为用图30在后文中叙述的比较例中的覆盖率问题的原因。

另外，保护膜26和绝缘膜28都包括氮化硅膜，但如上所述保护膜26具有压缩应力，绝缘膜28具有拉伸应力。即使是同样包括氮化硅膜的膜，也能够通过变更成膜条件，如上所述地改变内部应力的方向。

绝缘膜28并不完全将凹部5填埋。即，绝缘膜28的膜厚小于凹部5的深度。由此，绝缘膜28沿凹部5a和5b各自的侧壁和底面形成。从而，在绝缘膜28的上表面沿凹部5的表面的形状形成有凹部，在该凹部的侧壁形成有阶梯状的台阶。此处，孔部9a、层间绝缘膜20、凹部5a、5b和绝缘膜28，在与加热器18和传感器(未图示)在俯视图中重叠的位置形成。

另外，此处，使绝缘膜28以比凹部5a、5b任一个的深度更大的膜厚形成。换言之，绝缘膜28的膜厚比在凹部5的侧壁阶梯状地形成的台阶的高度大。在凹部5的侧壁形成的台阶由凹部5a的底面和凹部5b的侧壁构成。此处所谓台阶的高度指的是在与半导体基片3的主面垂直的方向上，从构成该台阶的凹部5b的侧壁的上端到下端的距离。

换言之，台阶的高度指的是例如与半导体基片3的主面垂直的方向上的、从该台阶的上表面即凹部5a的底面到位于该台阶的下端的凹部5b的底面的距离。另外，台阶的高度指的是例如与半导体基片3的主面垂直的方向上的、从凹部5的外侧的保护膜26的上表面到凹部5a的底面的距离。即，台阶的高度指的是从规定的台阶的上表面到下端的高低差。

此处，通过使绝缘膜28的膜厚大于凹部5a、5b的任一者的深度，能够提高绝缘膜28的包覆性。

绝缘膜28是为了防止传感器芯片52损坏而设置的膜。因为在空气流量计测部1a形成有薄膜部9，所以传感器芯片52的厚度较小。另外，因为层间绝缘膜20和元件分离区域14等具有压缩应力，所以认为传感器芯片52的空气流量计测部1a整体具有压缩应力。此时，有在空气流量计测部1a的传感器芯片52发生挠曲，传感器芯片52破损的可能性。对此，通过在薄膜部9上形成具有拉伸应力的绝缘膜28，增大传感器芯片52的空气流量计测部1a整体的拉伸应力，能够防止传感器芯片52破损。

接着，用图4说明在汽车等内燃机的吸气通路中安装的热式空气流量计的结构。如图4所示，热式空气流量计包括作为本实施方式的热式流体流量传感器的热式流体流量传感器1、支承热式流体流量传感器1的支承体38和使热式流体流量传感器1的外部与热式流体流量传感器1的外部端子8之间电连接的连结部39。热式流体流量传感器1配置在位于筒状的空气通路36的内部的筒状的副通路37内。图中箭头表示的吸气空气40，根据内燃机的条件，在该箭头表示的空气流的方向或与其相反的方向上流动。

此处，对在图1中表示的空气流量计测部1a的中央配置的加热器18(参考图3)产生的热，用在副通路37(参考图4)内在沿空气流动方向的方向上隔着加热器18配置的一对传感器(未图示)进行检测，由此能够检测出空气流动方向和流量。即，使加热器18发热，在副通路37内流动空气时，通过检测上述一对传感器彼此间产生的电阻值的差等，能够计算空气流量。因此，传感器分别配置在相对于加热器18的上游侧和下游侧。

此处，为了使加热器18中产生的热经由在副通路37内流动的空气传递至传感器，使图3中表示的凹部5形成在加热器18和传感器的正上方。即，凹部5是为了提高空气流量的计测精度，减小加热器18和传感器各自之上的绝缘膜的膜厚而设置的。

＜本实施方式的热式流体流量传感器的效果＞

对于本实施方式的热式流体流量传感器的效果，用图30的比较例进行说明。图30是表示比较例的热式流体流量传感器的传感器芯片的截面图。

图30所示的比较例的传感器芯片53，在空气流量计测部1a，在包括层间绝缘膜20、23、绝缘膜25和保护膜26的层叠膜的上表面开口的凹部30的形状与图3中表示的本实施方式的凹部5的形状不同。另外，比较例的传感器芯片53和本实施方式的传感器芯片52(参考图3)中，绝缘膜28的形状不同。除了这些方面以外，比较例的传感器芯片53与本实施方式的传感器芯片52具有相同的结构。

比较例的凹部30是从上述层叠膜的上表面到达中途深度的凹部，在其内侧，加热器18和传感器(未图示)不露出。凹部30的深度与本实施方式的凹部5(参考图3)相同，例如是2.5μm程度。与本实施方式不同的是，比较例的凹部30并不包括多个凹部，因此凹部30的侧壁从该侧壁的上端到凹部30的底面直线状地形成。因此，没有在凹部30的侧壁形成台阶。

因此，凹部30的深度大于图3中表示的凹部5a和5b任一者的深度。即，比较例的绝缘膜28以覆盖比图3中表示的凹部5a和5b深的凹部30的侧壁和底面的方式形成。本申请中所谓凹部的深度指的是与半导体基片3的主面垂直的方向上的、从凹部的侧壁的上端到该凹部的底面的距离。

像凹部30那样，以覆盖较深的凹部内的侧壁和底面的方式形成绝缘膜28时，难以形成包覆该侧壁和底面的绝缘膜28。即，绝缘膜28的覆盖率变差。因此，特别是在凹部30的侧壁与底面的边界即角部31附近，容易在绝缘膜28内形成空洞32。形成了空洞32的情况下，在角部31，绝缘膜28的膜厚局部地变得非常小。另外，因为填入绝缘膜28的凹部的深度较深，所以覆盖率变差时，在该凹部的底部的角部层叠的绝缘膜28发生应力集中。

形成了空洞32、发生了应力集中的绝缘膜28，因使用传感器芯片53内的加热器18等而承受热应力的情况下，可能产生裂缝。产生裂缝的情况下，发生因水分从该裂缝侵入传感器芯片53内、配线等腐蚀而导致传感器芯片53动作不良的问题。另外，由于裂缝延伸至传感器芯片53的内部，会发生薄膜部9损坏的问题。在绝缘膜28容易产生裂缝的原因之一是，氮化硅膜这样具有拉伸应力的膜具有对于温度变化容易伸缩的性质。

与此不同，本实施方式的热式流体流量传感器中，如图3所示，通过在填入绝缘膜28的凹部5的侧壁设置台阶，提高了绝缘膜28的包覆性。即，本实施方式中，用与比较例的凹部30相比深度较小的凹部5a和5b构成凹部5，由此在凹部5内的侧壁形成有台阶。与比较例相比，本实施方式中用绝缘膜28覆盖的各凹部的深度较小，因此与比较例相比能够提高覆盖凹部5a、5b各自的侧壁和底面的绝缘膜28的覆盖率。

由此，因为能够防止凹部5a的侧壁与底面的边界的角部以及凹部5b的侧壁与底面的边界的角部各自的附近的绝缘膜28的膜厚减小，所以能够防止这些角部附近的绝缘膜28产生空洞。另外，通过提高凹部5a、5b各自的底面的角部处的绝缘膜28的覆盖率，能够防止这些角部处的绝缘膜28的应力集中。

由此，通过提高绝缘膜28的包覆性、防止应力集中，能够防止因传感器芯片52中的热应力而产生裂缝，并且能够实现传感器芯片52的耐湿性的提高。从而能够提高热式流体流量传感器的可靠性。

＜热式流体流量传感器的制造工序＞

接着，用图5～图14按工序顺序说明本实施方式的热式流体流量传感器的制造方法。图5～14是本实施方式的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。图5～图12与图3同样，表示了具有空气流量计测部1a和电路部1b的半导体基片。

首先，如图5所示，准备包括单晶si的半导体基片3。接着，通过在半导体基片3的上表面用高温的炉体实施热氧化处理，形成氧化硅膜12。接着，例如用低压热cvd(chemicalvapordeposition，化学气相沉积)法，在氧化硅膜12上形成氮化硅膜13。此时，氧化硅膜12和氮化硅膜13不仅在半导体基片3的上表面侧形成，也在背面侧形成。

接着，用光刻法和蚀刻法对氮化硅膜13和氧化硅膜12进行图案化。由此，除了电路部1b的一部分之外，除去氧化硅膜12和氮化硅膜13。之后，使在通过上述图案化而除去了氧化硅膜12和氮化硅膜13的部分露出的半导体基片3的上表面在高温中热氧化，形成用于元件分离的较厚的包括氧化硅膜的元件分离区域14。元件分离区域14以覆盖空气流量计测部1a的半导体基片3上的整面并且覆盖电路部1b的半导体基片3的上表面的一部分的方式形成。元件分离区域14的膜厚是200～500nm程度，具有压缩应力。

此处形成的元件分离区域14例如具有locos(localoxidizationofsilicon，局部硅氧化)结构。但是，不限于此，元件分离区域14也可以具有sti(shallowtrenchisolation，浅沟槽隔离)结构。

接着，如图6所示，除去用作元件分离区域14的形成用掩膜的氧化硅膜12和氮化硅膜13之后，对于在电路部1b中从元件分离区域14露出的半导体基片3、即有源区域的半导体基片3，用离子注入法等注入p(磷)、b(硼)、或as(砷)，形成阱15。例如此处通过注入p型的杂质(例如b(硼))，形成p型的阱15。之后，通过进行热氧化处理，在有源区域的半导体基片3的主面上，形成包括氧化硅膜的栅极绝缘膜16。接着，例如用cvd法在元件分离区域14上和栅极绝缘膜上形成多晶硅膜。

接着，用光刻法和干式蚀刻法，对该多晶硅膜进行图案化。通过该图案化，在电路部1b的半导体基片3上隔着栅极绝缘膜16形成包括该多晶硅膜的栅极电极17。另外，通过该图案化，在空气流量计测部1a的元件分离区域14上形成包括该多晶硅膜的加热器18和传感器(未图示)。从而，加热器18和传感器具有相同材料。栅极绝缘膜16的膜厚根据在电路部1b形成的电路的特性而不同，例如为5～50nm程度，栅极电极17、加热器18和传感器的膜厚例如为100～300nm程度。

之后，通过对电路部1b的有源区域中的半导体基片3的主面，用离子注入法等注入p(磷)、b(硼)、或as(砷)等，形成构成源极、漏极区域的扩散层19。此处，例如通过注入n型的杂质(p(磷)或as(砷))，形成与阱15相比杂质浓度更高的n型的扩散层19。扩散层19自调准(self-alignment)地在栅极电极17侧方的半导体基片3的主面形成。由此，形成包括栅极电极17和作为源极-漏极区域的一对扩散层19的mos晶体管50。

另外，根据电路特性而形成特性不同的mos晶体管50时，变更离子注入法的种类和注入量、栅极绝缘膜的膜厚、栅极电极材料，重复进行mos晶体管50的制造工序而形成符合各特性的晶体管。

接着，如图7所示，例如使用cvd法，在半导体基片3上较厚地形成层间绝缘膜20。层间绝缘膜20具有比栅极电极17、加热器18和传感器大的膜厚。由此，元件分离区域14、mos晶体管50、加热器18和传感器(未图示)被层间绝缘膜20覆盖。接着，用cmp(chemicalmechanicalpolishing，化学机械研磨)法或回蚀法进行层间绝缘膜20的上表面的平坦化。层间绝缘膜20包括含b(硼)或p(磷)的氧化硅膜、使用等离子体cvd法的氧化硅膜、或者以teos(tetraethylorthosilicate，正硅酸乙酯)为原料通过使用等离子体的低温cvd法形成的氧化硅膜。

上述平坦化工序之后，在层间绝缘膜20形成为了与电路部1b的栅极电极17、扩散层19、加热器18和传感器连接的多个接触孔。之后，将用溅射法或cvd法形成的氮化钛(tin)膜和用cvd法形成的钨(w)膜依次层叠，从而在上述多个接触孔内填入包括该氮化钛膜和该钨膜的具有层叠结构的金属膜。接着，通过用回蚀法或cmp法除去在接触孔内以外的区域形成的该金属膜，形成多个接触插塞21。

接着，形成作为第一层的配线的配线22。即，在层间绝缘膜20上，形成例如厚度为400～800nm程度的al(铝)合金膜的层叠膜后，用光刻法和干式蚀刻法或湿式蚀刻法对al合金膜进行图案化，由此形成配线22。

另外，为了使接触插塞21与配线22的接触良好，也可以在形成上述al合金膜之前用ar(氩)气进行溅射蚀刻。进而，为了使其接触可靠，也可以在形成al合金前在接触插塞21上形成tin膜等阻隔金属膜，形成阻隔金属膜与al合金膜的层叠膜，通过对该层叠膜进行图案化而形成配线22。进而，也可以在al合金膜上形成tin膜，对包括al合金膜和该al合金膜上的tin膜的层叠膜进行图案化而形成配线22。

优选上述阻隔金属膜的厚度在200nm以下。另外，作为阻隔金属膜的材料列举了tin膜，但也可以使用tiw(钨钛)膜、ti(钛)膜或它们的层叠膜。其中，此处所谓上述al合金膜指的是含有数％(几个百分点)以下的si(硅)或cu(铜)的al合金膜。

接着，如图8所示，通过在层间绝缘膜20上和配线22上形成层间绝缘膜23，用层间绝缘膜23覆盖配线22。层间绝缘膜23包括例如通过cvd法或者以teos为原料通过使用等离子体的低温cvd法形成的氧化硅膜。层间绝缘膜23的膜厚例如是500～1000nm程度。

接着，用光刻法和干式蚀刻法或湿式蚀刻法形成贯通层间绝缘膜23的多个接触孔(连接孔)之后，与上述接触插塞21同样地，在配线22上的多个接触孔各自的内侧形成接触插塞51。

接着，形成多个用于电路部1b的电路与空气流量计测部1a的加热器18或传感器的电连接、或者之后形成的传感器芯片与外部之间的电连接的作为第二层的配线的配线24。配线24包括例如厚度为400～1000nm程度的al合金膜的层叠膜。其中，配线24用与配线22相同的方法形成。接触插塞21、51、配线22和24在电路部1b形成，没有在空气流量计测部1a形成。

接着，通过在层间绝缘膜23上和配线24上形成绝缘膜25，用绝缘膜25覆盖配线24。绝缘膜25包括例如通过cvd法或者以teos为原料通过使用等离子体的低温cvd法形成的氧化硅膜。绝缘膜25的膜厚例如是300～1000nm程度。

接着，在绝缘膜25上形成保护膜26。保护膜26包括例如通过使用等离子体的低温cvd法形成的等离子体氮化硅膜，具有压缩应力。保护膜26为了抑制之后的工序中模塑树脂成形时的填料引起的晶体管和模塑树脂的热应力对配线造成的损伤，并且防止来自外部的水分透过而腐蚀配线，以600～1000nm程度的膜厚形成。另外，也可以在形成绝缘膜25之后，用cmp法使绝缘膜25的上表面平坦化。如果这样进行平坦化，则在绝缘膜25上形成的保护膜26不易产生凹凸，因此保护膜26的机械强度增加。另外，上述填料使用含氧化硅的粉末。

接着，如图9所示，通过用光刻法和干式蚀刻法进行图案化，使包括保护膜26和绝缘膜25的层叠膜的一部分开口。由此，使配线24的上表面的一部分露出。通过该图案化工序露出的部分的配线24，被用作与传感器芯片52的外部连接用的电极垫6。在该图案化工序中，在包括薄膜部9的空气流量计测部1a，也通过干式蚀刻使具有压缩应力的绝缘膜25和保护膜26开口。由此，在空气流量计测部1a的包括绝缘膜25和保护膜26的层叠膜的上表面，形成第一级的凹部5a。此处，凹部5a的底面到达层间绝缘膜23的中途深度。但是，凹部5a的深度也可以到达绝缘膜25的中途深度。

接着，如图10所示，通过用光刻法和干式蚀刻法使在空气流量计测部1a形成的凹部5a的底面的一部分的层间绝缘膜23开口，形成第二级的凹部5b。由此，形成具有凹部5a和5b、在侧壁具有阶梯状的台阶的凹部5。此处，凹部5b的底面到达层间绝缘膜20的中途深度。但是，凹部5b的深度也可以到达层间绝缘膜23的中途深度。凹部5b的底面即凹部5的底面，并不到达加热器18和传感器(未图示)各自的上表面。

接着，如图11所示，在空气流量计测部1a形成绝缘膜28，该绝缘膜28在包括层间绝缘膜20、23、绝缘膜25和保护膜26的层叠绝缘膜上形成，覆盖凹部5内的侧壁和底面。绝缘膜28包括例如通过使用等离子体的低温cvd法形成的氮化硅膜，具有150mpa的拉伸应力。绝缘膜28为了使得在空气流量计测部1a在之后的工序中形成的薄膜部的应力为拉伸应力，以800～2000nm的膜厚形成。接着，通过用光刻法和蚀刻法对绝缘膜28进行图案化，形成使电路部1b的上述层叠绝缘膜露出、覆盖空气流量计测部1a的上述层叠绝缘膜的图案。

上述图案化工序中，使绝缘膜28在俯视时在与后述的薄膜部重叠的区域得以保留。另外，使绝缘膜28以俯视图中的面积大于该薄膜部的方式得以保留。但是，mos晶体管50等半导体元件，由于在具有拉伸应力的区域中形成而特性发生变动。为了防止这样的特性变动，在上述图案化工序中，除去包括mos晶体管50等元件的电路部1b的绝缘膜28。

绝缘膜28沿基底的凹部5的侧壁和底面形成。即，绝缘膜28沿凹部5a的侧壁、凹部5a的底面、凹部5b的侧壁和凹部5b的底面形成。因此，绝缘膜28沿凹部5的侧壁阶梯状地形成。另外，在绝缘膜28的上表面形成凹部，在该凹部的侧壁形成有台阶。此处，使绝缘膜28以大于凹部5a、5b的任一者的深度的膜厚形成。凹部5a、5b的深度，在考虑绝缘膜28的包覆性时，优选分别为1.5μm以下，凹部5的深度为约3μm。

接着，如图12所示，形成覆盖半导体基片3的主面的相反侧的背面的绝缘膜29。绝缘膜29包括例如以teos为原料通过使用等离子体的低温cvd法形成的氧化硅膜、或者通过使用等离子体的低温cvd法形成的氮化硅膜。之后，用光刻法形成抗蚀剂图案，用该抗蚀剂图案作为掩膜进行干式蚀刻或者湿式蚀刻，由此除去空气流量计测部1a的绝缘膜29的一部分。由此，空气流量计测部1a的半导体基片3的背面的一部分露出。在该蚀刻工序中，除去凹部5b的底面的正下方的绝缘膜29。

接着，通过用剩下的绝缘膜29作为掩膜进行湿式蚀刻，除去半导体基片3的一部分，由此形成贯通半导体基片3的孔部9a。由此，在空气流量计测部1a形成薄膜部9。该湿式蚀刻用koh(氢氧化钾)或tmah(四甲基氢氧化铵)等、或者以它们为主要成分的水溶液作为药液进行。通过以上工序形成传感器芯片52，该传感器芯片52包括：在空气流量计测部1a在背面具有开口部的半导体基片3；包括mos晶体管50等的电路；加热器18和传感器(未图示)；在加热器18和传感器(未图示)的正上方在层叠绝缘膜形成的凹部5；和覆盖凹部5的绝缘膜28。

在孔部9a内露出的元件分离区域14的下表面的面积，至少小于俯视图中的绝缘膜28的面积。绝缘膜29也可以由氧化硅膜和氮化硅膜的层叠膜形成。另外，在为了形成绝缘膜28而进行的上述图案化结束的阶段，在半导体基片3的背面残留有能够充分耐受koh液等的膜的情况下，也可以省略绝缘膜29的形成工序。另外，在用湿式蚀刻形成孔部9a时，孔部9a的开口宽度在半导体基片3的背面侧比半导体基片3的主面侧的大。另外，在孔部9a的形成工序中，也可以使用干式蚀刻法。

此处，说明了用与栅极电极17相同的多晶硅膜形成加热器18和传感器的情况。与此不同，也可以用与栅极电极17不同的膜形成加热器18和传感器。此时，加热器18和传感器与栅极电极17也可以形成在不同高度的层。

作为加热器18和传感器的材料，能够使用以α-ta(α-钽)、ti(钛)、w(钨)、co(钴)、ni(镍)、fe(铁)、nb(铌)、hf(铪)、cr(铬)、或zr(锆)为主要成分的金属膜。另外，作为加热器18和传感器的材料，能够使用tan(氮化钽)、mon(氮化钼)、或wn(氮化钨)等金属氮化物。另外，作为加热器18和传感器的材料，也可以使用mosi(硅化钼)、cosi(硅化钴)、nisi(硅化镍)等金属硅化物。

另外，也可以通过连续地形成包括上述各种材料的导电膜并层叠，而形成包括层叠膜的加热器18和传感器。另外，也可以使包括上述各种材料的多个导电膜以彼此不同的高度隔开配置，使这些导电膜经由接触插塞连接，由此形成具有多层结构的加热器18和传感器。

此处，说明了形成包括配线22和24的2层配线层的内容，但配线的层叠数量也可以是3层以上。像这样形成3层以上的配线层时，也可以通过增加构成凹部5的凹部的数量，而增加凹部5的侧壁的台阶。此时，使构成凹部5的各凹部的深度不超过1.5μm。

此处，绝缘膜28的上表面中最低位置的面、即在绝缘膜28的上表面形成的凹部的底面，在沿半导体基片3的主面的方向上具有宽度ip1。另外，从该底面的端部到绝缘膜28的在保护膜26上的终端部的最短距离，在沿半导体基片3的主面的方向上具有宽度ip2。此处，宽度ip1大于宽度ip2。

这是因为，与薄膜部9正上方的绝缘膜28相比，其侧方的绝缘膜28的宽度更大的话，存在薄膜部9附近的拉伸应力过大、传感器芯片52破损的可能性。因此，此处使薄膜部9侧方的区域中的绝缘膜28的宽度较小。

接着，如图13所示，将图12中表示的传感器芯片52搭载在引线框2的基片搭载部4的上表面而固定，通过进行导线接合，将引线框2的外部端子8与传感器芯片52的电极垫6连接。由此，传感器芯片52与外部端子8经由连接线7电连接。引线框2的基片搭载部4在薄膜部9的正下方的位置开口。

接着，如图14所示，将搭载有传感器芯片52的引线框2配置在模塑成形用的模具35内，从模塑树脂流入口33填充树脂(未图示)。此时，为了使形成的模塑树脂在空气流量计测部不会扰乱空气流动，在空气流量计测部的模塑树脂形成槽。为此，使配置在传感器芯片52的上方的模具35的一部分即在与绝缘膜28相对的位置形成的空气流路用凸部34与传感器芯片52接触，使模塑树脂不会流入绝缘膜28的上表面的凹部。

特别是模塑树脂附着于薄膜部9的上表面即绝缘膜28的上述凹部的底面时，不能够正常地进行流量计测，因此使该凹部的侧方的绝缘膜28的最上方的表面与空气流路用凸部34的底面紧贴，防止模塑树脂进入该凹部内。另外，因为薄膜部9的正上方的绝缘膜28直接与空气流路用凸部34接触时，存在薄膜部9破损的可能性，所以兼用于薄膜部9的应力调整地形成有除去了具有压缩应力的层间绝缘膜23和绝缘膜25的凹部5。由此，防止上述凹部之下的绝缘膜28直接与空气流路用凸部34接触。另外，在凹部5的底部，也可以进一步除去层间绝缘膜20，使得薄膜部9具有的应力成为拉伸应力。

从而，空气流路用凸部34与绝缘膜28的上表面的凹部的侧壁和底面不接触。即，绝缘膜28在薄膜部9的外侧与空气流路用凸部34接触。另外，为了防止在空气流路用凸部34的压力较强、绝缘膜28产生裂缝时，吸湿引起的配线22、24的腐蚀，在空气流路用凸部34与传感器芯片52接触的部位之下，层叠绝缘膜28的端部和保护膜26是重要的。

另外，为了使绝缘膜28与空气流路用凸部34可靠地紧贴，在空气流路用凸部34之下也设置有作为模具35的一部分的凸部34a。即，在传感器芯片52的背面侧的模具35设置有向传感器芯片52侧突出的凸部34a，凸部34a的上表面与引线框2的基片搭载部4的背面接触。凸部34a的上表面堵塞孔部9a之下的基片搭载部4的开口部。因此，模塑树脂不会流入孔部9a内。

接着，在上述模塑树脂的填充工序后，从模具35取出包括已固化的模塑树脂10和传感器芯片52的热式流体流量传感器1(参考图2)。由此，形成作为本实施方式的热式流体流量传感器的热式流体流量传感器1(参考图2)。热式流体流量传感器1如用图4说明的那样，安装于汽车等内燃机的吸气通路中使用。

＜本实施方式的热式流体流量传感器的制造方法的效果＞

本实施方式的热式流体流量传感器的制造方法实现与用图3和图30在上文中叙述的效果同样的效果。

即，如图12所示，在电路部1b，不形成具有拉伸应力的绝缘膜28，形成具有压缩应力的保护膜26，由此防止mos晶体管50等元件的特性变化，并且实现配线22、24的保护和耐湿性的提高。

另外，本实施方式中，如图12所示，在填入绝缘膜28的凹部5的侧壁设置台阶，由此提高了绝缘膜28的包覆性。此处，如用图9和图10所说明的那样，形成具有凹部5a和5b的凹部5，由此在凹部5内的侧壁形成台阶。即，通过执行多个开口工序，形成在侧壁具有阶梯状的台阶的凹部5。

由此，通过减小用绝缘膜28覆盖的各个凹部的深度，能够防止在凹部5a、5b各自的角部产生空洞。另外，通过提高凹部5a、5b各自的底面的角部处的绝缘膜28的覆盖率，能够防止这些角部处的绝缘膜28的应力集中。因此，能够防止传感器芯片52因热应力产生裂缝，并且实现传感器芯片52的耐湿性的提高。从而，能够提高在同一基片上具有流量检测部和控制电路部的热式流体流量传感器的可靠性。

(实施方式2)

本实施方式的热式流体流量传感器，与上述实施方式1的结构相比的不同点在于，在空气流量计测部中在层叠绝缘膜的上表面形成凹部时，将与al配线同层的金属膜用作阻挡层。

以下，用图15～图20说明本实施方式的热式流体流量传感器的制造方法。图15～图20是本实施方式的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。图15～图20中表示的半导体基片3与图5～图12同样，具有在沿半导体基片3的主面的方向上排列的空气流量计测部1a和电路部1b。

首先，如图15所示，执行与用图5～图8说明的工序大致相同的工序，在半导体基片3上形成元件分离区域14、加热器18、传感器(未图示)、mos晶体管50、配线22、24、层间绝缘膜20、23、绝缘膜25和保护膜26等。但是，与上述实施方式1不同，此处在用图7说明的配线22的形成工序中，在对层间绝缘膜20上的金属膜进行加工而形成配线22时，通过对元件分离区域14的该金属膜进行加工，而形成包括该金属膜的阻挡膜41。

之后，与上述实施方式1同样地形成层间绝缘膜23、接触插塞51、配线24、绝缘膜25和保护膜26。由此，在空气流量计测部1a的层间绝缘膜20上，留有被层间绝缘膜23、绝缘膜25和保护膜26覆盖的阻挡膜41。阻挡膜41在加热器18和传感器各自的正上方形成。

接着，如图16所示，与用图9说明的工序同样地，在空气流量计测部1a的包括层间绝缘膜23、绝缘膜25和保护膜26的层叠绝缘膜的上表面形成凹部5a。此处，在阻挡膜41的正上方形成凹部5a。另外，此处使电极垫6从绝缘膜25和保护膜26露出。

接着，如图17所示，执行与用图10说明的工序相同的工序，由此在凹部5a的底面形成凹部5b。但是，形成凹部5b的干式蚀刻在阻挡膜41的上表面停止。即，阻挡膜41对于除去层间绝缘膜23的一部分的干式蚀刻中使用的反应气体具有耐性。换言之，阻挡膜41对于除去层间绝缘膜23的一部分的该反应气体的加工选择比较高。因此，阻挡膜41不会被除去，从而能够防止凹部5b因过蚀刻而变得过深。

另外，也可以使阻挡膜41形成于其它高度的层。例如，从传感器的上表面到层间绝缘膜23的上表面的膜厚较小时，也可以在层间绝缘膜23上形成包括与配线24同层的金属膜的阻挡膜。

接着，如图18所示，通过用光刻法和干式蚀刻法除去在凹部5b的底面露出的阻挡膜41的一部分，形成贯通阻挡膜41的凹部5c。由此，层间绝缘膜20的上表面的一部分从阻挡膜41露出。

凹部5c与凹部5b相比，俯视图中的开口面积和开口宽度较小，在俯视时，凹部5b的侧壁与凹部5c的侧壁不重叠。即，在俯视时，凹部5c在凹部5b的内侧形成。凹部5a和5b各自的底面在俯视时具有环状的形状。

凹部5a、5b和5c构成凹部5。在凹部5内，阻挡膜41的端部的上表面和侧壁露出。即，在凹部5的侧壁形成有比上述实施方式1多一级的台阶。因此，凹部5的深度在本实施方式和上述实施方式1中相同时，在本实施方式中能够使构成凹部5的各个凹部的深度比上述实施方式1减小。此处，由凹部5a的底面和凹部5b的侧壁形成的台阶、以及由凹部5b的底面和凹部5c的侧壁形成的台阶在凹部5内形成有共计2级。

接着，如图19所示，执行与用图11说明的工序相同的工序，由此在空气流量计测部1a形成具有拉伸应力的绝缘膜28。绝缘膜28的一部分以覆盖凹部5b的底面即阻挡膜41的上表面和凹部5c的侧壁即阻挡膜41的侧壁的方式形成。本实施方式中，因为凹部5内的阶梯状的台阶与上述实施方式1相比多，所以能够减少构成凹部5的各个凹部的深度。因此，在该各凹部中填入的绝缘膜28的覆盖率提高，于是能够防止产生空洞，并且防止发生应力集中。由此，能够进一步改善绝缘膜28的包覆性，于是能够形成对热应力的耐性高、防湿性高的传感器芯片。

与上述实施方式1同样，在凹部5内形成的绝缘膜28的膜厚大于构成凹部5的各个凹部5a、5b和5c的任一者的深度。即，在凹部5内形成的绝缘膜28的膜厚大于在凹部5的侧壁形成的多个台阶任一者的高度。

接着，如图20所示，执行与用图12说明的工序相同的工序，从而形成绝缘膜29和孔部9a。由此，形成具有薄膜部9的传感器芯片52。之后的工序中，执行与用图13和图14说明的工序相同的工序，由此能够形成本实施方式的热式流体流量传感器。

本实施方式中，用阻挡膜41作为蚀刻阻挡膜，因此在用图17说明的凹部5b的形成工序中，能够防止因蚀刻而产生加工误差。由此，能够精度良好地进行薄膜部9的应力调整。另外，如上所述，通过增加凹部5内的阶梯状的台阶，能够形成对热应力的耐性高、防湿性高的传感器芯片，因此能够提高热式流体流量传感器的可靠性。

(实施方式3)

本实施方式的热式流体流量传感器，与实施方式2的相比的不同点在于，在空气流量计测部的层叠绝缘膜的凹部的侧壁设置倾斜，使沿该侧壁形成的调整应力用的绝缘膜以均匀的膜厚形成。

以下，用图21～图23说明本实施方式的热式流体流量传感器的制造方法。图21～图23是本实施方式的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。图21～图23中表示的半导体基片3与图5～图12同样，具有在沿半导体基片3的主面的方向上排列的空气流量计测部1a和电路部1b。

首先，执行与用图15～图18说明的工序相同的工序。由此，在空气流量计测部1a的传感器上的层叠绝缘膜的上表面形成包括凹部5a、5b和5c的凹部5。

接着，形成覆盖保护膜26、凹部5的侧壁和底面以及电极垫6的包括氧化硅膜的绝缘膜43。此处，绝缘膜43通过在一个装置(腔室)内反复沉积(成膜)和蚀刻而形成。通过使用这样的成膜方法，能够在各凹部内不形成沿凹部的侧壁和底面的膜，而是在凹部的侧壁与底面之间形成表面具有倾斜的绝缘膜43。

即，与凹部5的侧壁和底面相对的绝缘膜43的面(下侧的面)与凹部5的侧壁和底面相接触，而在凹部5内，绝缘膜43的上侧的面的一部分相对于半导体基片3的主面具有倾斜角。即，在绝缘膜43的上表面，在空气流量计测部1a形成有凹部，该凹部的侧壁从该凹部的底面的端部到该凹部的外侧的绝缘膜43的上表面具有倾斜。此处，在绝缘膜43的上表面形成的该凹部内，将从该凹部的底面的端部到该凹部的外侧形成的倾斜面称为该凹部的侧壁。

该凹部的侧壁的一部分沿凹部5b的底面形成，因此在该凹部的侧壁形成台阶。绝缘膜43例如用hdp(highdensityplasma，高密度等离子体)cvd法等形成。

接着，如图22所示，执行与用图19说明的工序相同的工序，由此在空气流量计测部1a形成具有拉伸应力的绝缘膜28。此时，绝缘膜28沿绝缘膜43的表面形成。因此，沿着在凹部5内的绝缘膜43的上表面形成的凹部的侧壁形成的绝缘膜28，在相对于半导体基片3的主面倾斜的方向上以均匀的膜厚形成。即，绝缘膜28并不沿凹部5a、5b和5c各自的侧壁形成。

从而，绝缘膜28不在凹部5的角部形成。但是，通过在凹部5的侧壁形成台阶，在凹部5内的绝缘膜43的上表面形成的凹部的侧壁也形成有台阶，由此，在凹部5内的绝缘膜28的倾斜面的中途形成台阶。但是，在沿该凹部的侧壁即斜面形成的绝缘膜28形成的台阶比较小。即，通过使凹部5内的绝缘膜28倾斜，能够防止绝缘膜28以接近90度的角度弯折，能够防止绝缘膜28的覆盖率变差。

因此，能够防止在绝缘膜28的该台阶部分因覆盖率变差而产生空洞或发生应力集中。于是通过改善绝缘膜28的包覆性，能够形成对热应力的耐性高、防湿性高的传感器芯片。

此处，以覆盖图30中表示的比较例的凹部30的侧壁和底面的方式形成上述绝缘膜43时，因为凹部30的深度比较深，所以难以使具有倾斜的绝缘膜43成膜。

与此不同，本实施方式中，如图22所示，通过用凹部5a、5b和5c构成凹部5，在凹部5的侧壁设置有多个台阶。由此能够减少在该多个台阶上形成的绝缘膜43的最大膜厚，因此能够使表面具有倾斜的绝缘膜43容易地在短时间内成膜。

接着，如图23所示，用光刻法和蚀刻法，除去电极垫6的正上方的绝缘膜43，由此使电极垫6从绝缘膜43露出。之后，执行与用图20说明的工序相同的工序，从而形成绝缘膜29和孔部9a。由此形成具有薄膜部9的传感器芯片52。之后的工序中，执行与用图13和图14说明的工序相同的工序，由此能够形成本实施方式的热式流体流量传感器。

(实施方式4)

本实施方式的热式流体流量传感器，在空气流量计测部1a的凹部的底边的角部具有弧度这一点与上述实施方式1不同。

以下，用图24～图28说明本实施方式的热式流体流量传感器的制造方法。图24～图28是本实施方式的热式流体流量传感器的制造工序中的截面图。图24～图28中表示的半导体基片3与图5～图12同样，具有在沿半导体基片3的主面的方向上排列的空气流量计测部1a和电路部1b。另外，用图29说明本实施方式的热式流体流量传感器的布局。图29是表示本实施方式的热式流体流量传感器的平面图。

首先，执行与用图5～图8说明的工序相同的工序。由此，在空气流量计测部1a的传感器上，形成包括层间绝缘膜20、23、绝缘膜25和保护膜26的层叠绝缘膜。

接着，如图24所示，用光刻法和干式蚀刻法对保护膜26进行图案化，由此使形成用于传感器芯片与外部的连接的电极垫的区域中的绝缘膜25的上表面露出。另外，在该蚀刻工序中，在之后形成薄膜部的空气流量计测部1a，使绝缘膜25的上表面从保护膜26露出。此时，通过该蚀刻工序，可以认为绝缘膜25的上表面的一部分后退，在绝缘膜25的上表面形成凹部。

接着，如图25所示，使用以氢氟酸为主要成分的蚀刻液，用保护膜26作为掩膜进行湿式蚀刻，由此除去绝缘膜25的一部分。此处，通过除去从保护膜26露出的绝缘膜25，形成在底面露出配线24的上表面的凹部(开口部)6a。从而，露出的配线24的上表面被用作传感器芯片与外部连接用的电极垫6。另外，该蚀刻工序中，在空气流量计测部1a除去从保护膜26露出的绝缘膜25和层间绝缘膜23。通过该蚀刻，在空气流量计测部1a在包括从保护膜26的凹部露出的层间绝缘膜23和绝缘膜25的层叠膜的上表面形成凹部45。

在上述用氢氟酸进行的蚀刻中，通过管理液温能够精度良好地控制蚀刻速率，因此能够使从保护膜26露出的绝缘膜25和层间绝缘膜23的蚀刻量保持均匀。从而，能够在晶片面内均匀地除去绝缘膜25和层间绝缘膜23。另外，因为包括氮化硅膜的保护膜26对于上述蚀刻液选择比较高，所以在该蚀刻工序中几乎不被除去，能够用作掩膜。

此处，因为该蚀刻工序是湿式蚀刻，所以蚀刻的方向性是各向同性。从而，通过该蚀刻(各向同性蚀刻)形成的凹部45，成为其底面与侧壁的边界具有弧度的形状。

即，在凹部45的内侧露出的绝缘膜的表面，在凹部45的底边与侧壁之间具有曲面，在凹部45的底面与侧壁的边界没有形成角。因此，与用图30所说明的比较例那样用干式蚀刻法形成的凹部30的角部相比，图25中表示的在凹部45的内侧露出的绝缘膜的表面，在凹部45的底面与侧壁之间平滑地连接。

此处，横方向上的绝缘膜25的侧蚀不断发展，形成凹部6a上和凹部45上的绝缘膜26的端部突出的悬突部46。即，在凹部45的正上方开口的保护膜26的端部，在俯视时，终端位于比凹部45的侧壁更接近凹部45的中央的位置。因此，保护膜26与凹部45的侧壁相比更加突出，由此形成为屋檐状。另外，凹部45的底面也可以到达层间绝缘膜20的中途深度。

接着，如图26所示，用光刻法和干式蚀刻法，除去使电极垫6露出的凹部6a的上端和凹部45的上端的各保护膜26的悬突部46。由此，除去凹部45的正上方和电极垫6的正上方的保护膜26。除去悬突部46是因为，用图27在后文中叙述的绝缘膜28的成膜工序中，会发生绝缘膜28在屋檐状的悬突部46的底面附近不能成膜，绝缘膜28的强度降低等问题。另外，在该蚀刻工序中凹部45的底面被回蚀，该底面向半导体基片3侧后退。

此处，以在俯视时保护膜26的终端(末端)位于凹部6a的外侧的方式，除去比凹部6a大的区域的保护膜26。同样，以在俯视时保护膜26的终端(末端)位于凹部45的外侧的方式，除去比凹部45大的区域的保护膜26。此时，可以认为与保护膜26一起除去该保护膜的正下方的绝缘膜25的上表面的一部分。

通过该蚀刻工序，在空气流量计测部1a，在与凹部45邻接的位置，在包括绝缘膜25和保护膜26的层叠膜的上部形成凹部5d。由此，形成包括凹部5d和凹部45的凹部5。凹部5由多个凹部构成，因此在凹部5的侧壁形成有阶梯状的台阶。

此处，因为用干式蚀刻法除去上述层叠膜的上部，所以通过该蚀刻工序形成的凹部5d的侧壁和底面之间的角部具有接近直角的角度。但是，可以认为该角部实际上具有较小的弧度。此时，与凹部5d的该角部相比，通过湿式蚀刻形成的凹部45的底面端部具有较大的弧度。换言之，与凹部5d的角部相比，凹部45的侧壁与底面之间的曲面的曲率半径较大。

另外，凹部6a是通过形成凹部45的湿式蚀刻而形成的凹部(开口部)。但是，与凹部45不同，用湿式蚀刻法形成凹部6a时，因为配线24的上表面起到阻挡膜的作用，所以凹部6a的深度与凹部45的深度相比非常小。即，电极垫6上的绝缘膜25开口时，在该湿式蚀刻工序中配线24的上表面露出后，绝缘膜25在沿半导体基片3的主面的横方向上后退，由此凹部6a扩大。

即，虽然该湿式蚀刻是各向同性蚀刻，但凹部6a主要通过侧蚀形成。从而，即使凹部6a的侧壁和底面之间的角部具有弧度，该弧度也比较小。换言之，与凹部6a的侧壁与底面之间的角部相比，凹部45的侧壁与底面之间的曲面的曲率半径较大。

接着，如图27所示，执行与用图11说明的工序相同的工序，由此在空气流量计测部1a形成具有拉伸应力的绝缘膜28。此时，绝缘膜28沿着在凹部45的内侧露出的绝缘膜的表面形成。即，绝缘膜28沿从凹部45内的侧壁到底面平滑地连续的面形成。

即，在凹部45中，没有形成在填入绝缘膜28时导致覆盖率变差的角部。因此，凹部45内的绝缘膜28以均匀的膜厚形成。从而，能够防止因在凹部45内形成的绝缘膜28的覆盖率变差而产生空洞和发生应力集中。通过这样改善绝缘膜28的包覆性，能够形成对热应力的耐性高、防湿性高的传感器芯片。

接着，如图28所示，执行与用图20说明的工序相同的工序，由此形成绝缘膜29和孔部9a。由此，形成具有薄膜部9的传感器芯片52。之后的工序中，执行与用图13和图14说明的工序相同的工序，由此能够形成本实施方式的热式流体流量传感器。

另外，上述实施方式1中，如图1所示，说明了仅在空气流量计测部1a与电极垫6之间设置构成电路部1b的元件和配线等的内容，但也可以如图29所示，以在俯视时包围空气流量计测部1a的方式设置电路部1b。图1或图29的布局也能够应用于实施方式1～4中的任一个。

以上，基于实施方式具体说明了本发明的发明人们得到的发明，但本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

工业上的可利用性

本发明能够广泛用于具有薄膜部的热式流体流量传感器。

附图标记说明

1热式流体流量传感器

1a空气流量计测部

1b电路部

3半导体基片

5、5a～5d、6a、30、45凹部

6电极垫

9薄膜部

14元件分离区域

18加热器(发热电阻体)

20、23层间绝缘膜

21、51接触插塞

22、24配线

25、28、29、43绝缘膜

26保护膜

50mos晶体管

52、53传感器芯片。