CN102052942A

CN102052942A - 热式流体流量传感器及其制造方法

Info

Publication number: CN102052942A
Application number: CN2010105098968A
Authority: CN
Inventors: 佐久间宪之
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2011-05-11
Also published as: US8468883B2; JP2011099757A; EP2320200B1; EP2320200A1; JP5406674B2; US20110107832A1

Abstract

本发明以提供一种低成本的热式流体流量传感器，所述热式流体流量传感器具有形成于同一基板上的空气流量检测部和湿度检测部，能够校正湿度且测量精度高。在形成于半导体基板上的薄膜(16)内配置检测空气流量的发热电阻体(3)、发热电阻体用测温电阻体(4)及测温电阻体(5)、以及湿度检测用发热电阻体(9)，在该湿度检测用发热电阻体(9)上形成空洞层(14)，在空洞层(14)上形成保护膜，在保护膜中设置有到达空洞层(14)的多个孔(13)。

Description

热式流体流量传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及热式流体流量传感器及其制造技术，尤其涉及可有效适用于下述热式流体流量传感器及其制造方法的技术，该热式流体流量传感器适用于测量内燃机的吸入空气的热式流体流量计及热式空气流量计。

背景技术

目前，作为设置在汽车等的内燃机的电子控制燃料喷射装置中、测量吸入空气量的空气流量计所使用的热式流体流量传感器，因其能够直接检测质量空气流量，从而成为主流。

其中，尤其利用半导体微细加工技术制造出的热式空气流量(airflow)传感器，可降低制造成本且能够以低功率驱动，因此受到关注。作为上述空气流量传感器，例如日本特开昭60-142268号公报(专利文献1)公开了如下技术：在通过对Si基板进行部分各向异性蚀刻而形成的空洞上，配置发热电阻体和测量空气流量的测温电阻体。另外，作为考虑了吸入空气量的湿度校正的热式空气流量计，有日本特开平7-229776号公报(专利文献2)公开的热式空气流量计，上述专利文献2公开的技术中，用于湿度检测的湿度传感器与热式空气流量计用测量元件单独地设置。日本特开平10-197305号公报(专利文献3)公开的热式空气流量传感器中，在同一基板上形成有空气流量计和根据静电电容的变化来检测相对湿度的元件。另外，作为测定湿度的方法，日本特开平7-55748号公报(专利文献4)公开了根据经加热的电阻体的电阻值变化来检测湿度的技术。

专利文献1：日本特开昭60-142268号公报

专利文献2：日本特开平7-229776号公报

专利文献3：日本特开平10-197305号公报

专利文献4：日本特开平7-55748号公报

发明内容

但是，在上述现有技术中存在下述课题。专利文献1公开的技术中，没有考虑到吸入空气的湿度变化对发热电阻体及测温电阻体的影响(热损失)，存在空气流量的检测精度降低的问题。

另外，专利文献2公开了以下技术：准备空气流量传感器和湿度传感器的元件，将其分别设置于吸入空气通路内，基于湿度信号校正空气流量信号，进行输出。但是，由于部件数量增加且需要考虑到元件之间的布线的设计，所以存在结构复杂化、装配工时增加而导致制造成本增加的课题。

另外，专利文献3公开的技术中，在同一元件上配置空气流量传感器和湿度传感器，抑制因装配工时导致的制造成本增加，但由于测量湿度的湿度传感器根据静电电容的变化进行检测，所以不是测定绝对湿度而是测定相对湿度。因此，在空气温度变化时，即使相对湿度相同，存在于空气中的水分量也不同，所以对空气流量信号的湿度校正会产生偏差。另外，为了提高灵敏度，静电电容式湿度传感器需要有较大的面积，存在因元件尺寸增大导致的制造成本增加的课题。

另外，专利文献4中公开了使用热式法检测绝对湿度的技术，但形成了用密封盖覆盖元件的结构，与空气流量传感器组合时温度传感器与空气流量传感器为不同的元件，所以与专利文献2同样地存在制造成本增加的问题。进而，如专利文献3所述，在同一元件上且在脱离空气流线区域的密闭位置处配置湿度检测元件时，存在下述问题：为了检测湿度而经过加热的热量使邻近的空气流量传感器的布线升温，导致空气流量传感器布线的电阻值发生变化，将会有损空气流量传感器的精度。

本发明的目的在于提供一种成本低、能够不影响空气流量传感器地检测吸入空气中的绝对湿度、提高空气流量检测精度的热式流体流量传感器。

本发明的上述及其他目的和新特征，通过本说明书的记载和附图进行说明。

简要说明本申请公开的发明中的代表性技术方案如下。

本申请的发明之一的热式流体流量传感器，为形成于基板上、具有湿度检测部和空气流量检测部、用于测量空气流量的热式流体流量传感器。

上述湿度检测部具有第1发热电阻体、形成在上述第1发热电阻体上方的空洞层及形成在上述空洞层上的第1膜，上述空气流量检测部具有第2发热电阻体及多个测温电阻体，所述测温电阻体在与上述基板主面平行的面内以夹持上述第2发热电阻体的方式设置于上述第2发热电阻体的侧方。

本申请的发明之一的热式流体流量传感器中，上述第1膜具有多个孔，所述多个孔从上述第1膜的上面到上述空洞层。

简要说明通过本申请公开的发明中的代表性技术方案所得的技术效果，如下所述。

根据本发明能够提供一种高精度的热式流体流量传感器，在具有热式电阻型湿度检测部的空气流量计中，能够在抑制由空气流产生的影响的同时测定绝对湿度，进行湿度校正。

另外，检测出的绝对湿度数据还可以灵活运用于发动机启动定时控制，使燃烧效率提高。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的热式流体流量传感器的一个例子的要部俯视图。

图2为表示安装有本发明实施方式1的热式流体流量传感器的热式空气流量计的配置简图，所述热式流体流量传感器安装于汽车等的内燃机的吸气通路上。

图3为将图2的一部分放大后的要部放大俯视图。

图4为图3的B-B线处的要部剖视图。

图5为表示本发明实施方式1的热式流体流量传感器的一个例子的电路图。

图6为表示本发明实施方式1的湿度检测用发热电阻体的功耗与湿度检测用发热电阻体温度的相关性的图。

图7为表示本发明实施方式1的湿度检测用发热电阻体的绝对湿度相关性的图。

图8为表示本发明实施方式1的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图9为表示接着图8的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图10为表示接着图9的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图11为表示接着图10的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图12为表示接着图11的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图13为表示接着图12的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图14为表示本发明实施方式2的热式流体流量传感器的一个例子的要部俯视图。

图15为表示本发明实施方式2的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图16为表示接着图15的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

图17为表示接着图16的热式流体流量传感器的制造方法的要部剖视图。

符号说明

1 测量元件

2 半导体基板

3 发热电阻体

4 发热电阻体用测温电阻体

5 测温电阻体

5a、5b 上游侧测温电阻体

5c、5d 下游侧测温电阻体

6 空气温度测温电阻体

7、8 加热器温度控制用电阻体

9 湿度检测用发热电阻体

10、10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j、10k端子电极

11a、11b、11c、11d、11e、11f1、11f2、11g1、11g2、11g3、11g4、11h1、11h2、11i1、11i2、11j、11k引出布线

12 连接孔

13、41 孔

14、40 空洞层

15 开口部

16 薄膜

17 空气流

18 第1绝缘膜

19 第2绝缘膜

20 第3绝缘膜

21 第4绝缘膜

22 第5绝缘膜

23 第1金属膜

24 第6绝缘膜

25 第7绝缘膜

26 第8绝缘膜

27 保护膜

28 热式空气流量计

29 支承体

29a 下部支承体

29b 上部支承体

30 外部电路

31 空气通路

32 副通路

33 端子电极

34 金线

35 有机硅树脂

36 电源

37 晶体管

38 控制电路

39 存储器

42 抗蚀图案

具体实施方式

以下的实施方式中，为了便于说明，在有需要时分为多个区段或实施方式来进行说明，但除了特别说明的情况之外，他们相互之间并非毫无关联，其关系为一方是另一方的一部分或全部的变形例、详细或补充说明等。

在以下的实施方式中，在提及元件的数目等(包括个数、数值、量、范围等)时，除了特别说明的情况和原理上明确限定特定数目的情况等之外，均不限定为特定数目，也可以特定数目以上或以下。

在以下的实施方式中，对于构成要件(也包括要件步骤等)，除了特别说明的情况和原理上明显必须的情况等之外，其余当然未必是必须的。在实施方式等中对构成要件等提及“由A构成”时，除了特别明确表示仅是该要件的情况等之外，当然也不排除除此之外的要件。

同样，在以下的实施方式中，在提及构成要件等的形状、位置关系等时，除了特别说明的情况和原理上明确不是那样的情况等之外，也包括实质上与其形状等近似或类似的形状等。这与上述数值和范围的情况相同。

在提及材料等时，除了特别说明不是那样的、或者原理上或实际条件下不会是那样的情况之外，限定的材料只是主要材料，也不排除次要要素、添加物、增加要素等。例如，对于硅构件，除了特别说明的情况等之外，不仅包括为单纯的硅的情况，还包括以添加杂质、硅为主要要素的2元、3元等的合金(例如SiGe)等。

在用于说明实施例的所有附图中，原则上对具有同一功能的构件标注相同附图标记，省略其重复说明。

在本实施方式所采用的附图中，即使是俯视图，为了易于观看附图，有时也会局部标注阴影线。

(实施方式1)

本实施方式中的热式流体流量传感器包括：在与测量空气流量的元件相同的基板上形成的热式湿度传感器；对上述元件内的发热电阻体供给电流、并检测空气流量信号的驱动电路；由空气流量信号计算空气流量的控制电路；储存空气流量和绝对湿度的校正数据的存储器，上述控制电路根据使用上述湿度传感器检测到的绝对湿度和上述校正数据对空气流量进行校正。需要说明的是，本实施方式的热式流体流量传感器取为设置在汽车等的内燃机的吸气通路内进行使用。

此处，本实施方式1中的热式流体流量传感器的要部俯视图如图1所示。

如图1所示，作为热式流体流量传感器的测量元件1包括：由单晶Si构成的半导体基板2、形成于半导体基板2上的绝缘膜(图中未示出)、形成于上述绝缘膜上的发热电阻体3、用于感知发热电阻体3的温度的发热电阻体用测温电阻体4、测温电阻体5及湿度检测用发热电阻体9。发热电阻体用测温电阻体4以包围发热电阻体3的周围但不包括部分发热电阻体3的方式形成。

测量元件1为具有四边形的平面形状的元件，测定的空气如下设置：基本上沿着测量元件1主面的方向，从测量元件1的一边开始向相对的边垂直流动。测量元件1的主面基本整体被保护膜(图中未示出)覆盖，但至少在发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4及测温电阻体5上设置开口部15，不形成上述保护膜。另外，将形成有开口部15及湿度检测用发热电阻体9的区域下层的半导体基板2除去，形成比其他区域的厚度薄的薄膜16的结构。此处，在薄膜16内包括发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4及测温电阻体5的区域为测量空气流量的元件，以下称作空气流量检测部。

图1中，符号17的箭头表示空气流。根据情况不同，空气有时向与空气流17相反的方向流动，有时也会向除此之外的方向流动，此处为向图1中的空气流17的箭头方向流动。

测温电阻体5形成于发热电阻体3的侧方，测温电阻体5由用于感知在发热电阻体3作用下升温的空气的空气温度的上游侧测温电阻体5a、5b及下游侧测温电阻体5c、5d构成，按照上游侧测温电阻体5a、5b、发热电阻体3及下游侧测温电阻体5c、5d的顺序，以夹持发热电阻体3的方式沿着空气流17的方向平行地配置。需要说明的是，此处在测量元件1上，将沿着空气流17的箭头方向流动的空气最初到达的接近测量元件1边缘的区域称作上游侧，将在上游侧之后空气到达的区域称作下游侧。

另外，在测量元件1上形成有用于测定空气温度的空气温度测温电阻体6、及加热器温度控制用电阻体7、8。发热电阻体3、测温电阻体5、发热电阻体用测温电阻体4、湿度检测用发热电阻体9、空气温度测温电阻体6及加热器温度控制用电阻体7、8为对同一金属膜进行加工而形成的，形成于与半导体基板2主面平行的面内的同一层内，上层和下层被绝缘膜覆盖。

测量元件1的四边内、在沿着空气流17的两边中的一边附近，形成有用于将测量元件1的信号与外部电路连接的端子电极10。端子电极10由多个端子电极10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j及10k构成，构件为A1。此处，端子电极10形成在与各引出布线及各电阻体相比的较上层。需要说明的是，此处所谓各电阻体，是指发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4、测温电阻体5、空气温度测温电阻体6、加热器温度控制用电阻体7、8及湿度检测用发热电阻体9。

端子电极10a、10b通过引出布线11a、11b与发热电阻体3电连接，端子电极10c通过引出布线11c与发热电阻体用测温电阻体4及空气温度测温电阻体6电连接，端子电极10d通过引出布线11d与发热电阻体用测温电阻体4及加热器温度控制用电阻体7电连接。端子电极10e通过引出布线11e与空气温度测温电阻体6及加热器温度控制用电阻体8电连接。端子电极10f通过引出布线11f1、11f2与上游侧测温电阻体5a及下游侧测温电阻体5c电连接。端子电极10g通过引出布线11g1、11g2、11g3及11g4与上游侧测温电阻体5b、加热器温度控制用电阻体7、8及下游侧测温电阻体5d电连接。端子电极10h通过引出布线11h1、11h2与上游侧测温电阻体5b及下游侧测温电阻体5c电连接，端子电极10i通过引出布线11i1、11i2与上游侧测温电阻体5a及下游侧测温电阻体5d电连接。端子电极10j、10k通过引出布线11j、11k与湿度检测用发热电阻体9电连接。需要说明的是，各引出布线通过连接孔12分别与各端子电极电连接。

发热电阻体3的布线宽度例如为1～150μm左右，发热电阻体用测温电阻体4的布线宽度例如为0.5～100μm左右，测温电阻体5、空气温度测温电阻体6及加热器温度控制用电阻体7、8的布线宽度例如分别为0.5～10μm左右。湿度检测用发热电阻体9的布线宽度例如为0.5～100μm左右。但是，为了缩小测量元件1的面积，优选湿度检测用发热电阻体9的布线宽度为10μm以下。另外，引出布线11a、11b、11c、11d、11e、11f1、11f2、11g1、11g2、11g3、11g4、11h 1、11h2、11i1、11i2、11j及11k的宽度例如分别为30～500μm左右。

需要说明的是，在测量元件1上湿度检测用发热电阻体9及与其连接的引出布线11j、11k及端子电极10j、10k与其他电阻体、引出布线或端子电极不进行电连接。这是由于湿度检测用发热电阻体9的加热温度优选比空气流量检测部的发热电阻体3温度高，可能会形成高电流，即使为接地(earth)的布线在测量元件1上也最好不与空气流量检测部的引出布线连接而分开形成。另外，由与湿度检测用发热电阻体9相同的金属形成的引出布线11j、11k，位于比其他引出布线更靠近下游侧的位置，与引出布线11j、11k电连接的端子电极10j、10k也位于比其他端子电极更靠近下游侧的位置。

需要说明的是，将湿度检测用发热电阻体9的引出布线11j或11k与其他空气流量检测部的引出布线连接时，将端子电极10的一部分向空气流量检测部方向延伸，使其与下层的引出布线交叉，将湿度检测用发热电阻体9的引出布线与其他空气流量检测部的引出布线电连接。另外，虽然图中未示出，但为了防止硫等引起的腐蚀，将端子电极10用有机硅树脂等覆盖。由于要求该有机硅树脂不能覆盖加热器温度控制用电阻体8等电阻体，所以在测量元件1上加热器温度控制用电阻体8等电阻体与端子电极10之间必须留有一定以上的距离。因此，端子电极10沿着空气流量检测部方向形成时，测量元件1的面积增大。导致热式流体流量传感器的制造成本增加。由此，湿度检测用发热电阻体9的布线最好在测量元件1上与其他引出布线不连接、分开形成。

另外，在形成有发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4及测温电阻体5的区域沿着空气流17的方向延伸存在的区域内，不形成湿度检测用发热电阻体9，该湿度检测用发热电阻体9被配置在薄膜16内远离发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4及测温电阻体5的位置，且位于空气流17的下游侧。这是由于通过将湿度检测用发热电阻体9配置于薄膜16上的一端，会尽量减少在测定空气流量的元件和湿度检测用发热电阻体9之间的热影响。此处，由于形成有发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4及测温电阻体5的区域沿着空气流17的方向延伸存在的区域内，不形成湿度检测用发热电阻体9，所以由发热电阻体3等引起升温的空气不与湿度检测用发热电阻体9接触，另外，也能够防止通过湿度检测用发热电阻体9升温的空气与发热电阻体3等接触。

另外，湿度检测用发热电阻体9以其长度方向沿着空气流17的方向的方式而成，在湿度检测用发热电阻体9的上方形成有空洞层14，在形成于空洞层14上的保护膜上形成有多个孔13，所述多个孔13从上述保护膜上面到达空洞层14。需要说明的是，孔13沿着延伸存在的湿度检测用发热电阻体9间隔地形成，在湿度检测用发热电阻体9的正上方不形成孔13。孔13的孔径为2μm以下，形成了通过孔13将来自测定湿度的外部的空气和空洞层14内部升温的空气进行替换的结构。空洞层14的保护膜为绝缘膜等传热系数低的膜，由于不传递热，所以可以尽可能地抑制由空气流引起的湿度检测用发热电阻体9冷却。

需要说明的是，图1所示的平面形状中，在与湿度检测用发热电阻体9的长度方向垂直相交的方向，空洞层14的宽度形成为比湿度检测用发热电阻体9宽。另外，将空洞层14的上部及下部、即包括湿度检测用发热电阻体9、孔13及空洞层14的区域作为湿度检测部。空气流量检测部和湿度检测部为在同一薄膜16内分别形成的区域。

该测量元件1利用空气温度测温电阻体6测定空气流17的空气温度，与经发热电阻体3加热的发热电阻体用测温电阻体4的电阻增加相比较，计算温度差(ΔTh)，形成如下结构：通过在发热电阻体3作用下升温的空气流17，分别使上游侧测温电阻体5a、5b及下游侧测温电阻体5c、5d的电阻值发生变化。

需要说明的是，在本实施方式1中，为了使各电阻体的电阻值符合设计值，将发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4、测温电阻体5、空气温度测温电阻体6、加热器温度控制用电阻体7、8及湿度检测用发热电阻体9的各电阻体做成折回蜿蜒的布线构造。

图2为表示安装有本发实施方式的热式流体流量传感器的热式空气流量计28的配置简图，所述热式流体流量传感器安装于汽车等的内燃机的吸气通路上。热式空气流量计28包括：作为热式流体流量传感器的测量元件1、由上部及下部构成的支承体29和外部电路30，测量元件1配置在位于空气通路31内部的副通路32内。外部电路30通过支承体29与测量元件1的端子电连接。吸气空气根据内燃机的条件沿着图2中箭头所示的空气流17的方向、或与空气流17相反的方向流动。空气流17的方向是与空气通路31及副通路32的延伸存在方向相同的方向。需要说明的是，图2仅表示具有筒状形状的空气通路31及副通路32的剖视图，包括测量元件1、外部电路30及支承体29的热式空气流量计28如俯视图所示。

图3为将图2所示的测量元件1及支承体29的一部分放大后的要部俯视图，图4为图3的B-B线的要部剖视图。需要说明的是，为了便于理解图3中的结构，图4所示的上部的支承体29b及有机硅树脂35在图中未示出。图3中，将上部的支承体29b的端部用虚线表示。

如图3及图4所示，测量元件1固定于下部的支承体29a上，测量元件1的端子电极10与外部电路30的端子电极33之间通过例如使用了金线34等的线接合法而电连接。

另外，为了防止从发动机流入的含有硫成分的空气引起的腐蚀，端子电极10、外部电路30的端子电极33及金线34用有机硅树脂35覆盖。需要说明的是，覆盖一部分测量元件1的有机硅树脂35以不覆盖图1中的薄膜16、空气温度测温电阻体6及加热器温度控制用电阻体7、8，且端子电极10不露出的方式而形成。另外，如图3及图4所示，端子电极10、33及金线34通过用上部的支承体29b覆盖而受到保护。端子电极10、33及金线34可以用上部的支承体29b进行密封保护，也可以不被密封。

接着，使用图5说明上述热式空气流量计28的工作。图5为表示本实施方式1的测量元件1和外部电路30的电路图，附图标记36表示电源，附图标记37表示用于对发热电阻体3流过加热电流的晶体管，附图标记38表示包含含有A/D转换器等的输出电路和进行运算处理的CPU(Central Processing Unit)的控制电路，附图标记39表示存储器。

电源36、晶体管37及控制电路38内的输入电路及输出电路是对发热电阻体3供给电流的驱动电路。存储器39是存储空气流量和绝对湿度的校正数据的存储器。控制电路38是由空气流量信号计算空气流量，由使用湿度检测用发热电阻体9检测的绝对湿度和上述校正数据对上述空气流量进行校正的电路。

需要说明的是，该电路有两个电桥电路。其一是由发热电阻体用测温电阻体4、空气温度测温电阻体6、加热器温度控制用电阻体7、8构成的加热器控制电桥电路，另一个是采用四个测温电阻体即上游侧测温电阻体5a、5b及下游侧测温电阻体5c、5d的温度传感器电桥电路。

图1所示的测量元件1中，端子电极10c与空气温度测温电阻体6和发热电阻体用测温电阻体4这两者电连接，对端子电极10c供给图5中的预定电位Vref1。另外，图1中的端子电极10f与上游侧测温电阻体5a和下游侧测温电阻体5c这两者电连接，对端子电极10f供给图5中的预定电位Vref2。进而，图1中端子电极10g通过引出布线11g与两个加热器温度控制用电阻体7、8、上游侧测温电阻体5b、下游侧测温电阻体5d分别电连接，如图5所示，端子电极10g为接地电位。

另外，图1中通过引出布线11d与发热电阻体用测温电阻体4和加热器温度控制用电阻体7这两者电连接的端子电极10d与图5中的节点A对应。另外，图1中通过引出布线11e与空气温度测温电阻体6和加热器温度控制用电阻体8这两者电连接的端子电极10e与图5中的节点B对应。另外，图1中通过引出布线11i1、11i2与上游侧测温电阻体5a和下游侧测温电阻体5d这两者连接的端子电极10i与图5中的节点C对应。另外，图1中通过引出布线11h1、11h2与上游侧测温电阻体5b和下游侧测温电阻体5c这两者连接的端子电极10h与图5中的节点D对应。

需要说明的是，本实施方式中，由图1中的共用的端子电极10g供给加热器控制电桥电路和温度传感器电桥电路的接地电位，但也可以增加端子电极，使各端子电极为接地电位。

另外，图5中，加热器控制电桥电路在由发热电阻体3加热了的气体比吸气温度高出某一温度(ΔTh，例如为100℃)时，通过设定发热电阻体用测温电阻体4、空气温度测温电阻体6及加热器温度控制用电阻体7、8的各电阻值，使节点A(端子电极10d)和节点B(端子电极10e)之间的电位差为0V。上述一定温度(ΔTh)偏离设定值时，在节点A和节点B之间产生电位差，设计成利用控制电路38控制晶体管37使流过发热电阻体3的电流产生变化，将电桥电路保持为平衡状态(节点A及节点B之间的电位差：0V)。

另一方面，温度传感器电桥电路设计成从发热电阻体3分别到上游侧测温电阻体5a、5b及下游侧测温电阻体5c、5d的距离为同一距离，因此，无论是否通过发热电阻体3加热，在稳定的情况下节点C(端子电极10i)和节点D(端子电极10h)之间的电位差均为平衡状态，为0V。对发热电阻体3施加电压，吸气沿着图1中的空气流17的方向流动时，经发热电阻体3加热升温的上游侧测温电阻体5a、5b的温度降低，下游侧测温电阻体5c、5d的温度变高，测温电阻体5的电阻值的上游侧和下游侧不同，温度传感器电桥电路的平衡被破坏，节点C和节点D之间产生电压差。检测出该电压差作为空气流量信号，将其输入到控制电路38，对根据存储器39的电压差和空气流量的对比表求出的空气流量(Q)进行运算处理。需要说明的是，即使在图1中的空气流17变为反方向时，由于同样地能够测量空气流量，所以也能进行逆流检测。

接着，说明湿度校正。图5中，作为热式湿度检测部的湿度检测用发热电阻体9与包括其他发热电阻体的电路单独地构成电路。通过某一电流值Iref3(或电压值Vref3)使湿度检测用发热电阻体9发热，将此时的电压值(或电流值)从节点E(图1中的端子电极10j)和节点F(图1中的端子电极10k)输入到控制电路38，根据存储器39预先测定的已知的绝对湿度和电阻值的对比表算出绝对湿度，求出校正系数，对上述空气流量进行校正并输出。另外，算出绝对湿度后，通过控制电路38来控制晶体管37，使得因湿度导致温度降低的部分的加热器温度升高。

此处，对湿度检测部的工作原理进行说明。湿度检测用发热电阻体9中流过恒定电流，由湿度检测用发热电阻体9产生焦耳热，对周围空气加热。空气中有水分时，由于湿度检测用发热电阻体9发热，所以空气中含有的水分蒸发。此时，从湿度检测用发热电阻体9夺走热(气化热)，湿度检测用发热电阻体9的发热温度降低。即，空气中的水分多的情况和水分少的情况下，由于从湿度检测用发热电阻体9夺走的热量不同，湿度检测用发热电阻体9的温度也不同。

图6为表示流入布线宽度2μm、布线长度250μm的湿度检测用发热电阻体9的电流增加时功耗和湿度检测用发热电阻体9的温度相关性的曲线图。需要说明的是，空气温度恒定，为85℃，对绝对湿度为49g/m³和334g/m³的两种条件进行比较。

例如如图6所示，对湿度检测用发热电阻体9供给相同的电力时，绝对湿度少的一方被夺取的热变少，因此湿度检测用发热电阻体9的温度升高。换言之，由于湿度检测用发热电阻体9的温度为恒定，所以湿度越高热损失越大，湿度越高越需要大的电力。因此，由图6可知，湿度检测用发热电阻体9的温度与供给的电力之间的关系根据绝对湿度变化而变化。

此处，功耗与湿度检测用发热电阻体9的温度的关系可以用下述二次近似式来表示。

Th＝k1·Ph+k2·Ph²+Ta

上述式中，Th为湿度检测用发热电阻体9的温度，Ph为湿度检测用发热电阻体9消耗的电力，Ta为空气温度，k1为近似式的一次项、k2为近似式的二次项。

按照该近似式计算上述绝对湿度不同的条件下的测量结果时，一次项k1和Ta基本相等，仅二次项k2有变化。即，绝对湿度的不同体现为二次项k2的不同。尝试改变该近似式中的空气温度Ta及绝对湿度时，表示此时近似式二次项k2与绝对湿度的相关性的曲线图如图7所示。由此结果可知，近似式的二次项k2与绝对湿度存在比例关系。由于湿度检测用发热电阻体9中流过恒定电流，所以通过测定端子电极10j及端子电极10k之间的电压，可知电力Ph和湿度检测用发热电阻体9的电阻值，由湿度检测用发热电阻体9的电阻值还可以得知温度Th。即，因此，如果已知空气温度Ta，则可知上述近似式中的温度Th、电力Ph、一次项k1及空气温度Ta，所以可以通过该近似式求出二次项k2。由此，通过计算可以算出二次项k2，根据图7所示的存储器39中存储的二次项k2与绝对湿度的相关性对比表，可以导出绝对湿度。

根据上述算出的绝对湿度，由存储器39中存储的绝对湿度与空气流量的相关性对比表读出校正系数，从而对空气流量进行校正。另外，将此处算出的绝对湿度的数据直接输出到汽车的燃料喷出驱动电路中，能有效地控制发动机启动时间，由此可以提高燃烧效率。

因此，如上所述，为了检测绝对湿度而对空气流量进行校正时，相对于湿度检测用发热电阻体9的电流及电压的湿度检测用发热电阻体9的温度通常情况下需要与存储器39中存储的数据(排除其他因素求出的数据)基本一致。因此，为了正确地检测绝对湿度，需要排除多余的因素。即，为了防止湿度检测用发热电阻体9被空气流过度地冷却，另外，为了防止受到发热电阻体3发出的热等的影响，需要根据绝对湿度将湿度检测用发热电阻体9调节为合适的温度。

本实施方式中，在薄膜16内，将空气流量检测部和湿度检测部分开，另外，在平面内湿度检测用发热电阻体9和孔13以不重叠的方式进行配置，将湿度检测用发热电阻体9沿着空气流方向进行配置，由此，可以防止湿度检测用发热电阻体9的温度因湿度检测用发热电阻体9的发热及空气湿度之外的因素(多余的因素)而发生变化。

接着，使用图8～图13按工序顺序说明本实施方式1的热式流体流量传感器的制造方法。图8～图13为图1的A-A线的要部剖视图。

首先，如图8所示，准备由单晶Si构成的半导体基板2。接着，在半导体基板2的上面及背面上依次形成第1绝缘膜18及第2绝缘膜19后，在半导体基板2上面侧的第2绝缘膜19上依次形成第3绝缘膜20、第4绝缘膜21及第5绝缘膜22。此时，在形成于半导体基板2背面的第2绝缘膜19的下面不形成第3绝缘膜20、第4绝缘膜21及第5绝缘膜22。

第1绝缘膜18例如由将半导体基板2暴露于高温下而形成的氧化硅膜构成，厚度为200nm左右。第2绝缘膜19例如由通过CVD(Chemical Vapor Deposition)法形成的氮化硅膜构成，厚度为100～200nm左右。第3绝缘膜20由通过CVD法形成的氧化硅膜构成，膜厚为500nm左右。第4绝缘膜21由与第2绝缘膜19同样地通过CVD法形成的氮化硅膜或由通过等离子CVD法形成的氮化硅膜构成，膜厚为20～200nm。第5绝缘膜22由通过等离子CVD法形成的氧化硅膜构成，膜厚为100nm～300nm。需要说明的是，第1绝缘膜18、第3绝缘膜20及第5绝缘膜22分别是具有残留应力为50MPa～250MPa的压缩应力的膜，第2绝缘膜19、第4绝缘膜21分别是具有700MPa～1200MPa的拉伸应力的膜。需要说明的是，在各工序后，特别是在通过CVD法形成的氧化硅膜、通过等离子CVD法形成的氮化硅膜形成后，为了膜的致密化优选在炉体或灯加热装置中在氮气氛中实施1000℃的加热处理。

接着，例如采用溅射法以150～250nm的厚度形成Mo(钼)膜，由此形成由上述Mo膜构成的第1金属膜23。此时，为了提高粘结性及结晶性，在形成上述Mo膜之前，通过使用Ar(氩)气的溅射蚀刻将底层的第5绝缘膜22的上面蚀刻约5～20nm，进而，使上述Mo膜成膜时的基板温度为200℃～500℃。另外，为了进一步提高上述Mo膜的结晶性，在上述Mo膜成膜后，在炉体或灯加热装置中，在氮气氛中实施1000℃的加热处理。

接着，如图9所示，采用光刻法及蚀刻法进行第1金属膜23的图案形成，形成发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4、测温电阻体5(上游侧测温电阻体5a、5b及下游侧测温电阻体5c、5d)、湿度检测用发热电阻体9及引出布线11f1、11g1。需要说明的是，虽然未作出图示，但此时还形成了空气温度测温电阻体6、加热器温度控制用电阻体7、8、引出布线11a、11b、11c、11d、11e、11f2、11g2、11g3、11g4、11h1、11h2、11i 1、11i2、11j及11k。

接着，如图10所示，在第5绝缘膜22的整个面上，即在发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4、测温电阻体5、空气温度测温电阻体6(图中未示出)、加热器温度控制用电阻体7(图中未示出)、加热器温度控制用电阻体8(图中未示出)、湿度检测用发热电阻体9及引出布线11f1、11g1上，依次形成第6绝缘膜24、第7绝缘膜25及第8绝缘膜26。

第6绝缘膜24例如由以TEOS(四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane))为原料通过采用等离子的低温CVD法而成的氧化硅膜构成，膜厚为300～500nm左右。第7绝缘膜25例如由通过采用等离子的低温CVD法而成的氮化硅膜构成，膜厚为150～200nm左右。第8绝缘膜26例如由以TEOS为原料通过采用等离子的低温CVD法而成的氧化硅膜构成，膜厚为100～500nm左右。

需要说明的是，第6绝缘膜24、第8绝缘膜26是具有残留应力为50MPa～250MPa的压缩应力的膜，第7绝缘膜25是具有700MPa～1400MPa的拉伸应力的膜。另外，由通过采用等离子的低温CVD法而成的氮化硅膜构成的第7绝缘膜25，实施800℃以上、优选为1000℃的加热处理来调节成所期望的拉伸应力。对于构成第6绝缘膜24、第8绝缘膜26的氧化硅膜，通过实施1000℃的加热处理可以提高耐湿性，因此优选在成膜后进行加热处理。另外，第2～第5、第7及第8绝缘膜除氮化硅膜之外，还可以分别通过氮化铝膜而成。

接着，虽然图中未示出，但在第8绝缘膜26上通过干式蚀刻或湿式蚀刻等形成连接孔12，该连接孔12通过光刻法使引出布线11a、11b、11c、11d、11e、11f1、11f2、11g 1、11g2、11g3、11g4、11h1、11h2、11i1、11i2、11j及11k的一部分、即与之后形成的各端子电极连接的部分露出。之后，例如在第8绝缘膜26上形成由厚度1μm左右的Al合金膜的层叠膜构成的第2金属膜。需要说明的是，为了与各引出布线良好接触，可以在上述第2金属膜形成之前，利用Ar(氩)气对各引出布线的表面进行溅射蚀刻。进而，为了可靠接触，在上述第2金属膜堆积之前可以形成由TiN(氧化钛)膜等屏蔽金属膜构成的第3金属膜，也可以形成屏蔽膜和Al合金膜的层叠膜。此处，若屏蔽金属膜形成得相对较厚，则接触电阻增加，因此优选其厚度为20nm左右。但是，在采用足够的接触面积来避免电阻增加问题的情况下，可以将屏蔽金属膜的厚度制成200nm以下。另外，作为屏蔽金属膜，可以举出TiN膜，也可以使用TiW(钨钛)膜、Ti(钛)膜或它们的层叠膜。

接着，虽然图中未示出，但采用光刻法对第2金属膜形成图案，通过干式蚀刻或湿式蚀刻形成端子电极10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j及10k。

接着，如图11所示，在第8绝缘膜26上堆积由聚酰亚胺膜构成的保护膜27后，通过采用光刻法的干式蚀刻，在湿度检测用发热电阻体9的上部附近的保护膜27上开口形成孔13，该孔13用于收集到达第8绝缘膜26的空气。之后，使用氟化氢水溶液和纯水的混合液或与其类似的液体，对湿度检测用发热电阻体9上的保护膜27进行蚀刻，在湿度检测用发热电阻体9上形成空洞层14。

此时，孔13不形成在湿度检测用发热电阻体9的正上方，而是在湿度检测用发热电阻体9的正上方偏离侧方的位置、即沿着延伸存在的湿度检测用发热电阻体9在湿度检测用发热电阻体9的正上方的两侧，断续地形成多个。由此，可以防止从孔13流入的空气直接与湿度检测用发热电阻体9的上部接触，同时可以将来自外部的空气收集到空洞层14内。另外，通过使孔13的孔径为2μm以下，可以防止在从外部流入的空气中所含的大水滴浸入。

本实施方式中，如图1所示，湿度检测用发热电阻体9在空气流17的方向上使布线较长地延伸，由此可以防止由从孔13流入的空气流17导致湿度检测用发热电阻体9过度地冷却、热损失变化。即，如图2所示，空气流17的方向为与空气通路31及副通路32的延伸存在的方向相同的方向，因此，湿度检测用发热电阻体9能够以与空气通路31及副通路32延伸方向相同的方向延伸存在的方式形成。

另外，利用半导体的制造工序在与其他电阻体的同一层上形成湿度检测用发热电阻体9，由此与形成除具有空气流量检测部的测量元件1之外的湿度检测部的情况相比，可以以较少的工序形成热式流体流量计，可以降低制造成本。

接着，如图12所示，利用采用光刻法的蚀刻，保护膜27上至少形成使检测空气流量的发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4及使测温电阻体5上的第8绝缘膜26的上面露出的开口部15及下述开口部(图中未示出)，所述开口部(图中未示出)用于将端子电极10a、10b、10c、10d、10e、10f、10g、10h、10i、10j及10k与外部电路连接。需要说明的是，保护膜27具有下述效果：保护薄膜16远离在空气流量检测部从外部流入的空气中混入的粉尘。

接着，如图13所示，在半导体基板2的背面的、除形成有开口部15及湿度检测用发热电阻体9的区域的下部之外的区域，利用光刻法形成抗蚀图案，利用干式蚀刻或湿式蚀刻除去形成于半导体基板2背面的第1绝缘膜18及第2绝缘膜19后，将上述抗蚀图案除去。之后，将残余的第1绝缘膜18及第2绝缘膜19作为掩模对半导体基板2的背面用KOH(氢氧化钾)、TMAH(四甲基氢氧化铵)或以这些为主要成分的水溶液进行湿式蚀刻，直至形成于半导体基板2主面上的第1绝缘膜18的底面露出，形成薄膜16，由此完成本实施方式的热式流体流量传感器。

此处，薄膜16，是指主要由绝缘膜形成的薄膜区域，是下层的半导体基板2被除去的区域。本实施方式中，在构成薄膜16的绝缘膜内形成有发热电阻体3等的金属膜，将其下部的半导体基板2除去，由此，可以防止由上述金属膜产生的热透过半导体基板2扩散。

具体而言，薄膜16是指除去了半导体基板2的区域上的、包括第1绝缘膜18、第2绝缘膜19、第3绝缘膜20、第4绝缘膜21、第5绝缘膜22、第6绝缘膜24、第7绝缘膜25、第8绝缘膜26、发热电阻体3、发热电阻体用测温电阻体4、上游侧测温电阻体5a、5b、下游侧测温电阻体5c、5d及湿度检测用发热电阻体9的区域。薄膜16不包括半导体基板2及半导体基板2下部的第1绝缘膜18及第2绝缘膜的部分，因此在测量元件1内与其他区域相比上下厚度更薄。需要说明的是，薄膜16是包括氮化硅膜或氧化硅膜的薄膜区域，不是柔软性高的膜，薄膜16本身是不能在发生弯曲等变形后进行使用的。

开口部15可以使测量元件1测定部分的厚度变薄，由此可以良好地感知流动过来的空气温度，另外具有易于对空气加热的作用。另外，在发热电阻体3下部存在半导体基板2时，由发热电阻体3产生的热从半导体基板2中扩散，发热电阻体3无法作为加热器发挥作用，因此，将发热电阻体3下部的半导体基板2除去，形成薄膜16，由此可以提高对空气加热的效率。

需要说明的是，将薄膜16设计成平面形状大于保护膜27的开口部15，优选是形成为比开口部15的所有边约大50μm以上。构成该薄膜16的绝缘膜的总膜厚优选为1.5μm以上，比其薄时，薄膜16的强度降低，因汽车的吸气所含有的粉尘的碰撞等而破坏的可能性变大。但是，第1绝缘膜18在粉尘自测量元件1的下面侧碰撞时发挥缓冲膜的作用，若制成粉尘不碰撞的结构，也可以省略第1绝缘膜18。

本实施方式中，对由Mo形成构成发热电阻体3等的第1金属膜23的热式流体流量传感器进行说明，作为发热电阻体3等的第1金属膜23的材料，只要为电阻温度系数(TCR)大的材质即可，也可以使用除Mo之外的金属。这是由于使用电阻温度系数高的材质时，温度测定的灵敏度会变高。

作为第1金属膜23的材料，例如也可以由金属氮化物、金属硅化物、多结晶硅或作为杂质而掺杂有磷或硼的多结晶硅形成。材料为金属时，可以举出以α-Ta(α钽)、Ti(钛)、W(钨)、Co(钴)、Ni(镍)、Fe(铁)、Nb(铌)、Hf(铪)、Cr(铬)、Pt(铂)、β-Ta(β钽)或Zr(锆)等为主要成分的金属。材料为金属氮化物时，可以举出TaN(氮化钽)、MoN(氮化钼)或WN(氮化钨)等。材料为金属硅化物时，可以举出WSi(硅化钨)、MoSi(硅化钼)、CoSi(硅化钴)或NiSi(硅化镍)等。

另外，本实施方式中，对将聚酰亚胺膜用于保护膜27的构件的例子进行说明，也可以使用与能够构成湿度检测用发热电阻体9的金属相比传热更低的构件。即，保护膜27的构件可以为氮化硅膜或硅锗等绝缘膜，为了维持强度，也可以使用金属膜、例如铝或钨，或者在下层设置有屏蔽层的含有TiN或TiW的金属层叠膜的复合膜结构。

本实施方式中，通过在热式流体流量传感器的测量元件内形成湿度检测用发热电阻体，与分别形成空气流量的测量元件和湿度检测用发热电阻体的情况相比，可以降低制造成本。此时，使湿度检测用发热电阻体在空气流方向延伸存在，从细微的孔进入空气，由此可以防止湿度检测用发热电阻体冷却。另外，在半导体的制造工序中形成湿度检测用发热电阻体，将其配置于形成有空气流量检测部的薄膜内，防止测量元件的面积增大，通过同一金属膜与其他发热电阻体形成为同一层，可以降低制造成本。

由此，采用本实施方式，可以实现一种热式流体流量传感器，所述热式流体流量传感器的成本低、且通过检测吸入空气中的湿度、不影响空气流量传感器地对空气流量进行校正，可以提高检测精度。

(实施方式2)

本实施方式中，针对与上述实施方式1不同的热式流体流量传感器进行说明，其不同之处在于湿度检测部形成于与空气流量检测部不同的薄膜上。

图14表示本实施方式中的热式流体流量传感器。检测空气流量的发热电阻体3及发热电阻体用测温电阻体4、感知空气流量的测温电阻体5、用于测定空气的空气温度的空气温度测温电阻体6、加热器温度控制用电阻体7、8、用于将测量元件1的信号与外部电路相连接的各端子电极和各引出布线采用与本实施方式1相同的结构。其中，在本实施方式的热式流体流量传感器中，湿度检测用发热电阻体9不是形成于空气流量检测部下层的薄膜16上，而是形成于其他位置。这是由于通过将湿度检测用发热电阻体9与空气流量检测部分开，能够使湿度检测用发热电阻体9对空气流量检测不产生影响，另外，通过将湿度检测用发热电阻体9配置在偏离空气流17主流的位置上，可以防止湿度检测用发热电阻体9过度地冷却。

此处，上述实施方式1中的薄膜16，将由Si构成的半导体基板2用KOH液等从背面蚀刻而形成，Si结晶方位为<100>时，半导体基板2在垂直方向上未被蚀刻，需要背面的开口部的面积远大于所期望的薄膜的面积。因此，将半导体基板2的背面除去后分别形成湿度检测部及空气流量检测部各自的薄膜时，必须使湿度检测部及空气流量检测部各自的薄膜彼此的开口部不重叠。上述情况下，必须将湿度检测用发热电阻体9远离空气流量检测部而形成，从而芯片面积增大。因此，本实施方式中，通过对湿度检测用发热电阻体9正下方的半导体基板2进行蚀刻，形成空洞层40，可以防止湿度检测部的面积增大。

接着，使用图15～图17按工序顺序说明本实施方式中的热式流体流量传感器的制造方法。需要说明的是，直到中途为止的制造方法与上述实施方式1所示的图8～图12的工序相同，所以从图12之后的工序开始说明。图15～图17为图14C-C线的要部剖视图。

首先，进行与上述实施方式1的图8～图12中的工序同样的工序之后，如图15所示，利用光刻法形成抗蚀图案42使其覆盖开口部15。之后，利用以抗蚀图案42及保护膜27作为掩膜的干式蚀刻，将孔13下的第7绝缘膜25、第6绝缘膜24、第5绝缘膜22、第4绝缘膜21、第3绝缘膜20、第2绝缘膜19及第1绝缘膜18除去，形成从空洞层14到达半导体基板2上面的孔41。

接着，如图16所示，将抗蚀图案42除去后，利用使用KOH等溶液的湿式蚀刻，将湿度检测用发热电阻体9及孔41下方的半导体基板2上面的一部分除去，形成与孔41连接的空洞层40。需要说明的是，空洞层40的平面形状的大小大于湿度检测用发热电阻体9，优选与湿度检测用发热电阻体9上的空洞层14等同，或者为比其更大的区域。另外，空洞层40的深度最好是比0.2μm更深。此处所谓空洞层40的深度，是指相对于半导体基板2主面的垂直方向的长度，从空洞层40上的第1绝缘膜18的底面到空洞层40的底部与半导体基板2之间的界面的长度。空洞层40形成较浅时，从湿度检测用发热电阻体9到半导体基板2的放热变大，无法使湿度检测用发热电阻体9的温度为高温，绝对湿度的测定精度被破坏。

接着，如图17所示，在半导体基板2的背面的、不包括开口部15下部的区域上，利用光刻法形成抗蚀图案，将形成于半导体基板2背面的第1绝缘膜18及第2绝缘膜19采用干式蚀刻或湿式蚀刻除去后，将上述抗蚀图案除去。之后，以残余的第1绝缘膜18及第2绝缘膜19作为掩膜，将发热电阻体3及测温电阻体5的形成区域的下层的半导体基板2的背面，用KOH、TMAH或以这些为主要成分的水溶液进行湿式蚀刻，直至半导体基板2主面上的第1绝缘膜18的底面露出，形成薄膜16。

需要说明的是，将薄膜16设计成平面形状大于保护膜27的开口部15，优选形成为比开口部15的所有边约大50μm以上。由该薄膜16构成的绝缘膜的总膜厚优选为1.5μm以上，比其薄时，薄膜16的强度降低，因汽车的吸气所含有的粉尘的碰撞等导致破坏的可能性变大。但是，第1绝缘膜18在粉尘自下方碰撞时发挥缓冲膜的作用，若制成粉尘不碰撞的结构，则也可以省略第1绝缘膜18。

另外，此处通过形成空洞层40，将湿度检测用发热电阻体9附近制成薄膜结构，湿度检测用发热电阻体9的薄膜形成为平面形状比薄膜16更小的形状。需要说明的是，此处所谓湿度检测用发热电阻体9的薄膜，是指空洞层40和空洞层14之间的，包括第1绝缘膜18、第2绝缘膜19、第3绝缘膜20、第4绝缘膜21、第5绝缘膜22、第6绝缘膜24、第7绝缘膜25、第8绝缘膜26及湿度检测用发热电阻体9的区域。

另外，湿度检测用发热电阻体9与上述实施方式1同样地在空气流方向上延伸存在并延长，孔13并不形成在湿度检测用发热电阻体9的布线的正上方，而是在从湿度检测用发热电阻体9的正上方偏离侧方的位置、沿着湿度检测用发热电阻体9在湿度检测用发热电阻体9的两侧断续地配置多个孔13。由此，可以防止空气流17与湿度检测用发热电阻体9直接接触。

另外，孔41位于孔13的正下方，形成于延伸存在的湿度检测用发热电阻体9的两侧，其孔径可以与孔13相同。孔13及孔41发挥下述作用：将空气收集到空洞层14及空洞层40中，另外，将空洞层40内或空洞层14内的升温后的空气通过空洞层14及孔13向外排出。

本实施方式中，与上述实施方式1同样地，通过在热式流体流量传感器的测量元件内形成湿度检测用发热电阻体，与分别形成空气流量的测量元件和湿度检测用发热电阻体的情况相比，可以降低制造成本。此时，使湿度检测用发热电阻体在空气流的方向上延伸存在，从细微的孔中收集空气，由此可以防止湿度检测用发热电阻体冷却。另外，在半导体的制造工序中形成湿度检测用发热电阻体，将其配置于形成有空气流量检测部的薄膜内，能够防止测量元件的面积增大，通过在同一金属膜上与其他发热电阻体形成同一层，可以降低制造成本。

另外，本实施方式中，通过与上述实施方式1不同地将湿度检测部和空气流量检测部分离而成，可以防止因彼此产生的热对湿度检测部或空气流量检测部产生影响。此时，通过在湿度检测部的下部形成空洞层，可以防止放热，与通过从背面进行蚀刻在湿度检测部及空气流量检测部的下部形成薄膜的情况相比，可以减小元件面积，降低制造成本。

由此，采用本实施方式可以实现一种热式流体流量传感器，所述热式流体流量传感器的制造成本低，且通过检测吸入空气中的湿度、对空气流量传感器无影响地对空气流量进行校正，可以提高检测精度。

以上，基于实施方式具体地说明了本发明人完成的发明，但不言而喻，本发明不限于上述实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以进行各种改变。

产业上的可利用性

本发明除热式流体流量传感器之外，还可以广泛适用于加速度传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器等各种传感器的制造。

Claims

1.一种热式流体流量传感器，所述热式流体流量传感器用于测量空气流量，其形成于基板上，具有湿度检测部和空气流量检测部，其特征在于，

所述湿度检测部具有：

第1发热电阻体、

所述第1发热电阻体上方的空洞层、和

形成于所述空洞层上的第1膜，

所述空气流量检测部具有：

第2发热电阻体、和

多个测温电阻体，所述测温电阻体在与所述基板主面平行的面内以夹持所述第2发热电阻体的方式设置于所述第2发热电阻体的侧方，

所述第1膜具有从所述第1膜上面到所述空洞层的多个孔。

2.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述湿度检测部的所述第1发热电阻体、所述空气流量检测部的所述第2发热电阻体和所述测温电阻体为金属膜、金属氮化物、金属硅化物、多晶硅或掺杂硅，所述金属膜以钼、α钽、钛、钨、钴、镍、铁、铌、铪、铬、锆、铂、β钽中的任一种为主要成分，所述金属氮化物为氮化钽、氮化钼、氮化钨、氮化钛中的任一种，所述金属硅化物为硅化钨、硅化钼、硅化钴、硅化镍中的任一种，所述掺杂硅是掺杂有磷或硼的掺杂硅。

3.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1发热电阻体及所述第2发热电阻体由同一层金属膜形成。

4.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1发热电阻体、所述第2发热电阻体及所述测温电阻体的上下被绝缘膜所覆盖。

5.如权利要求4所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1发热电阻体、所述第2发热电阻体及所述测温电阻体的上下的所述绝缘膜由氧化硅膜、氮化硅膜、氮化铝膜或这些膜的层叠膜构成。

6.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述孔以与所述第1发热电阻体不在平面上重叠的方式而形成。

7.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述孔的孔径为2μm以下。

8.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1发热电阻体，在所述基板上在与设置有所述热式流体流量传感器的空气通路的延伸存在方向相同的方向上延伸存在。

9.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1发热电阻体的布线宽度为10μm以下。

10.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，平面形状中，在与所述第1发热电阻体的长度方向垂直相交的方向上设置于所述第1发热电阻体上的所述空洞层，具有比所述第1发热电阻体的布线宽度更宽的宽度。

11.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1膜为传热比所述第1发热电阻体低的材料。

12.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，所述第1膜包含聚酰亚胺膜或氮化硅膜。

13.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，将所述第1发热电阻体、所述第2发热电阻体及所述测温电阻体设置在位于下层的所述基板被除去后所形成的同一第1薄膜内。

14.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，将所述第2发热电阻体及所述测温电阻体设置在位于下层的所述基板被除去后所形成的同一第1薄膜内，将所述第1发热电阻体设置在位于下层的所述基板被部分除去后所形成的第2薄膜内，平面形状中所述第2薄膜小于所述第1薄膜。

15.如权利要求1所述的热式流体流量传感器，其特征在于，与所述第1发热电阻体电连接的布线及电极，在所述基板上不与连接在所述第2发热电阻体上的布线及电极电连接。

16.一种热式流体流量传感器的制造方法，所述热式流体流量传感器具有形成于基板上的检测空气流量的第2发热电阻体及与所述第2发热电阻体相邻的测温电阻体，在同一所述基板上具有湿度检测用第1发热电阻体，

所述制造方法的特征在于，包括以下工序：

(a)在所述基板上形成第1绝缘膜的工序；

(b)在所述工序(a)之后，在所述第1绝缘膜上形成金属膜，将所述金属膜形成图案，形成由所述金属膜构成的所述第1发热电阻体、所述第2发热电阻体及所述测温电阻体的工序；

(c)在所述工序(b)之后层叠第2绝缘膜的工序；

(d)在所述工序(c)之后在所述第2绝缘膜上形成保护膜的工序；

(e)在所述工序(d)之后，将所述保护膜形成图案，在所述保护膜上开口形成第1孔，从所述第1孔中除去所述第2绝缘膜的一部分，在所述第1发热电阻体上形成第1空洞层的工序；

(f)在所述工序(d)之后，将所述保护膜形成图案，将所述第2发热电阻体、所述测温电阻体及端子电极部的上部开口的工序。

17.如权利要求16所述的热式流体流量传感器的制造方法，其特征在于，在所述工序(e)及所述工序(f)之后，将所述第1发热电阻体、所述第2发热电阻体及所述测温电阻体的形成区域的下层的所述基板除去，在同一薄膜内形成所述第1发热电阻体、所述第2发热电阻体及所述测温电阻体。

18.如权利要求16所述的热式流体流量传感器的制造方法，其特征在于，还包括以下工序：

(g)在所述工序(e)及所述工序(f)之后，将所述第2发热电阻体及所述测温电阻体的形成区域的下层的所述基板除去，在同一薄膜内形成所述第2发热电阻体及所述测温电阻体的工序；

(h)在所述工序(e)之后，在所述第1孔的下面形成从所述第1空洞层到所述基板上面的第2孔的工序；

(i)在所述工序(h)之后，将所述第1发热电阻体及所述第2孔的下部的所述基板的上面的一部分除去，形成与所述第2孔连接的第2空洞层的工序。

19.如权利要求16所述的热式流体流量传感器的制造方法，其特征在于，在所述工序(e)中，以与所述第1发热电阻体在平面上不重叠的方式形成所述第1孔。

20.如权利要求16所述的热式流体流量传感器的制造方法，其特征在于，在所述工序(e)中，将所述第1孔的孔径形成为2μm以下。