CN103380353A - 热式流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不对其他的元件产生影响而能够对传感元件部进行局部的热处理，从而提高传感元件的灵敏度，并且提高传感元件的可靠性的小型的热式流量计。该热式流量计，具有：形成于半导体基板的空洞部；以覆盖上述空洞部的方式设置的由绝缘膜形成的薄膜部；和形成在上述绝缘膜之间的发热电阻体和测温电阻体，其中，在形成上述薄膜部后，进行对上述薄膜部加热而使上述发热电阻体和上述测温电阻体的晶体粒径生长的热处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种在被测量流体中设置发热电阻体来测量流量的热式流量计，特别涉及适用于汽车的内燃机的吸入空气流量或排气流量的测量的小型的热式流量计。
背景技术
作为检测汽车等的内燃机的吸入空气量的空气流量计，主流的有能够直接测量质量流量的热式的空气流量计。
近年来，提出了利用MEMS（Micro-electromechanical System：微电子机械系统）技术在硅（Si）等的半导体基板上制造热式流量计的传感元件的方案。这种半导体式的传感元件，形成有以矩形状除去半导体基板的一部分而成的空洞部，在形成于该空洞部的数微米的电绝缘膜上形成有发热电阻体。在发热电阻体的附近的上游侧与下游侧，形成有成对的温度传感器（热敏电阻体），能够根据因空气流动而产生的发热电阻体的上游侧与下游侧的温度差检测流量。另外，根据该方式，也能够判别是顺流还是逆流。另外，发热电阻体的大小微小到数百微米，形成薄膜状，因此，热容小，能够实现高速响应、低消耗电力和小型化。
作为与传感元件的小型化相关的技术，有专利文献1、专利文献2所记载的技术。专利文献1中，通过模塑成型，使半导体传感元件、控制电路芯片和终端元件一体化，由此实现了部件数量的减少和低成本化。另外，专利文献2中，在芯片上使多个发热电阻元件和温度检测元件以及控制电路一体形成，由此实现了小型化。
如上述的专利文献2所述，因为传感元件是利用半导体处理而制造的MEMS，所以能够使传感元件和控制电路在同一个半导体基板上集成化。然而，在热式流量计的传感元件的制造工序中，为了使形成于传感元件的电阻体具有良好的特性，进行以晶片状态放入高温的炉体中对电阻体进行热处理的退火工序。因此，在传感元件与半导体集成电路一体形成的情况下，半导体集成电路也与传感元件同时暴露于高温。因为多数半导体集成电路中使用MOS（Metal OxideSemiconductor）晶体管，所以MOS晶体管长时间暴露于高温导致产生特性波动或工作不良。
这种情况下，需要进行将退火区域限制在形成传感元件的区域的局部性的退火方法。例如，如专利文献3所示，对电场效应晶体管的栅极电极通电，使栅极电极发热，并通过该热量对电场效应晶体管的杂质导入区域进行退火的局部退火方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-6752号公报
专利文献2：日本特开平8-29224号公报
专利文献3：日本特开平11-26391号公报
发明内容
发明需要解决的课题
然而，作为形成于传感元件的电阻体的材料，除使用导入有杂质的单晶硅、多晶硅等半导体材料之外，还使用铂、钨、钽、钼等金属材料，例如在使用导入有磷等杂质的多晶硅的情况下，为了使杂质进行热扩散，需要在高温下进行长时间的热处理。另外，在使用作为金属材料的铂或钼的情况下，为了使晶粒生长，在形成膜后，需要在800℃～1000℃下进行数分钟的退火处理。
利用专利文献3所示的方法，对形成于退火区域的电极通电而进行局部加热的情况下，为了退火处理而进行高温且长时间的加热时，通过导热，不仅是退火区域，还有其周边，甚至连形成有半导体集成电路的部位也上升至高温，从而存在引起半导体集成电路的特性变化、工作不良的问题。因此，在使传感元件与半导体集成电路一体化的结构中，为了进行传感元件部的局部退火，只利用专利文献3所示的方法是不充分的。
于是，鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供一种不对其他的元件产生影响而能够对传感元件进行局部性的热处理从而提高传感元件的灵敏度并且提高传感元件的可靠性的小型的热式流量计。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的热式流量计，具有：形成于半导体基板的空洞部；以覆盖上述空洞部的方式设置的由绝缘膜形成的薄膜部；和形成在上述绝缘膜之间的发热电阻体和测温电阻体，在形成上述薄膜部后对上述薄膜部加热，进行使上述发热电阻体和上述测温电阻体的晶体粒径生长的热处理。
发明效果
根据本发明，能够提供一种不对其他的元件产生影响而能够对传感元件进行局部性的热处理从而提高传感元件的灵敏度并且提高传感元件的可靠性的小型的热式流量计。
附图说明
图1是第一实施例的传感元件的平面图。
图2是第一实施例的传感元件的截面图。
图3是表示第一实施例的驱动、检测电路的电路图。
图4是表示第一实施例的传感元件的安装例的图。
图5是表示第一实施例的传感元件的制造工序的图。
图6是第一实施例的传感元件的隔膜（diaphram）部的放大图。
图7是表示多晶Si薄膜的电阻温度系数的变化的图。
图8是表示多晶Si薄膜的电阻率的变化的图。
图9是第二实施例的传感元件的平面图。
图10是第二实施例的传感元件的截面图。
图11是第三实施例的传感元件的截面图。
图12是第四实施例的传感元件的截面图。
图13是表示第一实施例的通电方法的图。
图14是表示对第四实施例的传感元件进行模塑的情况的截面图。
图15是表示进行热处理后的发热电阻体和配线部的晶体状态的截面图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施例进行说明
实施例1
下面，对本发明的第一实施例进行说明。
利用图1、图2说明本实施例的热式流量计的传感元件1的结构。图1是表示传感元件1的平面图。并且图2表示沿图1的X-X’线的截面图。传感元件1的基板2由硅、陶瓷等导热率好的材料构成。而且，在基板2上形成有电绝缘膜3a，从背面对基板2进行蚀刻，由此形成空洞部，形成隔膜4。
在隔膜4上的电绝缘膜3a的中心附近的表面，形成发热电阻体5。在发热电阻体5的周围以包围发热电阻体5的方式形成检测发热电阻体5的加热温度的加热温度传感器7。利用加热温度传感器7检测发热电阻体5的温度，并且以相对于空气流6的温度高一定温度的方式被加热控制。另外，在加热温度传感器7的两侧，形成上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b。上游侧温度传感器8a、8b配置于比发热电阻体5更靠上游侧的位置，下游侧温度传感器9a、9b配置于比发热电阻体5更靠下游侧的位置。传感元件1的最表面被电绝缘膜3b覆盖，电绝缘膜3b除进行电绝缘外，还作为保护膜发挥作用。在隔膜4的外部的电绝缘膜3a上，配置阻值根据空气流6的温度而变化的热敏电阻体10、11、12。
这些发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b、热敏电阻体10、11、12由阻值随温度变化的电阻温度系数比较大的材料形成。例如，优选由掺杂有杂质的多晶硅、单晶硅等半导体材料和铂、钼、钨、镍合金等金属材料等形成。另外，电绝缘膜3a、3b由二氧化硅（SiO2）或氮化硅（Si3N4）形成大致2微米厚的薄膜状，采用能够得到充分的热绝缘效果的结构。
如上所述，发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b也与热敏电阻体10、11、12一样，是热敏电阻体。
另外，在传感元件1的端部设置有电极焊盘部13，该电极焊盘部13形成有用于将构成发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b、热敏电阻体10、11、12的各电阻体与驱动、检测电路连接的电极。其中，电极由铝等形成。
作为本发明的实施例的热式流量计，如下所述的那样进行工作。
图2所示的与传感元件1的截面结构一起表示的温度分布14是传感元件1的表面温度的分布。温度分布14的实线表示无风时的隔膜4的温度分布。发热电阻体5被加热为比空气流6的温度高ΔTh。温度分布14的虚线是产生空气流6时的隔膜4的温度分布。由于产生空气流6，发热电阻体5的上游侧被空气流6冷却而温度下降，下游侧则因为流过的是经过发热电阻体5而被加热的空气，所以温度上升。因此，由上游侧温度传感器8a、8b和下游侧温度传感器9a、9b测量发热电阻体5的上下游的温度差ΔTs，由此测量流量。
接着，对传感元件1的驱动、检测电路进行说明。
图3表示传感元件1的驱动、检测电路。构成将包括阻值随发热电阻体5的温度而变化的加热温度传感器7和热敏电阻体10的串联电路、与包括热敏电阻体11和热敏电阻体12的串联电路并联连接而成的电桥电路，并且对各串联电路施加基准电压Vref。引出这些串联电路的中间电压，使其与放大器15连接。放大器15的输出与晶体管16的基极连接。晶体管16的集电极与电源VB连接，发射极与发热电阻体5连接，从而构成反馈电路。由此，发热电阻体5的温度Th以相对于空气流6的温度Ta高一定温度ΔTh（=Th-Ta）的方式被控制。
而且，构成将包括上游侧温度传感器8a和下游侧温度传感器9a的串联电路、与包括下游侧温度传感器9b和上游侧温度传感器8b的串联电路并联连接而成的电桥电路，并且对各串联电路施加基准电压Vref。当通过空气流使在上游侧温度传感器8a、8b与下游侧温度传感器9a、9b产生温度差时，电桥电路的电阻平衡发生变化而产生差电压。从该差电压通过放大器17获得根据空气流量的输出。
接着，图4表示在汽车等的内燃机的吸气管路内安装有传感元件1、驱动、检测电路的实施例。图4中，以从吸气管路18的壁面突出的方式设置有基底部件19。在基底部件19，形成将流经吸气管路18的吸入气体20的一部分吸入的副通路21。在形成在副通路21内的矩形状的凹部设置有传感元件1。设置传感元件1的部分的副通路21的流路构成为直线状，在其上游侧和下游侧，将流路构成为弯曲的形状。另外，在基底部件19，设置搭载有传感元件1的驱动、检测电路的电路基板22，并且通过金丝焊丝（bonding wire）23将传感元件1与电路基板22电连接。另外，设置用于引出驱动电路的电源供给、输出信号的端子24，并且通过铝焊丝25将电路基板22与端子24电连接。
接着，参照图5，对本实施例的热式流量计的传感元件1的制造方法进行说明。
[图5（a）的工序]
作为基板2，使用单晶硅（Si）等的半导体基板。在作为基底的基板2的表面通过热氧化、CVD法等形成构成规定的厚度约为1μm的电绝缘膜3a的二氧化硅（SiO2）和氮化硅（Si3N4）。
[图5（b）的工序]
接着，通过CVD法等，将用作电阻体的厚约1μm的由多晶硅（Si）构成的半导体薄膜26叠层。对多晶硅（Si）半导体薄膜进行杂质扩散，并且进行高浓度掺杂处理，使其成为规定的电阻率。以往，在该杂质的导入、扩散工序中，通过进行将传感元件投入到900℃～1000℃左右的加热炉中1小时以上的热处理，提高半导体薄膜26的电阻温度系数，从而获得作为用作温度传感器的电阻体的良好的特性。但是，在基板2上作为半导体集成电路预先形成MOS（Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体）晶体管的情况下（未图示），当进行900℃～1000℃的热处理时，由于MOS晶体管的特性波动（例如，源极、漏极区域的扩大），在半导体集成电路中会产生工作不良。因此，例如在栅极长度为1μm左右的CMOS处理中，限制在900℃以下、到数分钟左右的不会引起MOS晶体管的特性波动的热处理条件。因此，在本工序中，半导体薄膜26的杂质扩散并不充分，电阻温度系数也仍然停留在较低的状态。此处，所谓不引起MOS晶体管的特性波动的热处理条件并不是一致地确定的，而是根据半导体的微小化的程度等而变化的。
[图5（c）的工序]
通过光刻技术以规定的形状形成抗蚀剂后，通过反应性离子蚀刻等方法，对多晶硅（Si）半导体薄膜进行图案形成，由此，获得规定的发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b、配线部30。
[图5（d）的工序]
在其后工序中，作为保护膜，与电绝缘膜3a同样，将二氧化硅（SiO2）和氮化硅（Si3N4）以约1微米厚度通过CVD法等形成电绝缘膜3b。
[图5（e）的工序]
接着，构成用于与外部电路连接的端子的电极焊盘部13，在除去电绝缘膜3b的局部后，由铝等金属材料形成。
[图5（f）的工序]
然后，在单晶硅（Si）半导体基板2的背面，以规定的形状对蚀刻的掩模件进行图案形成，利用氢氧化钾（KOH）等蚀刻液，进行各向异性蚀刻，由此形成空洞部，形成隔膜4。
[图5（g）的工序]
接着，使探针28与电极焊盘部13接触，经由探针28，从电源27供给电流。配线部30与发热电阻体5电连接（未图示），由此通过从电源27供给的电流使发热电阻体5被加热。此时，调整电源27的电流，使得加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b在900℃以上，优选在1000℃左右，加热60分钟以上。
图13表示具体的通电方法。使探针28与形成于作为Si晶片的基板2的传感元件1接触。探针28的一侧与电源27连接，探针28的另一侧经由电流计39与电源27连接。电源27为电压源，通过调整电压V，能够调整发热电阻体5的加热温度。电流源39测量流经发热电阻体5的电流I。发热电阻体5由于阻值随温度而发生变化，从而能够根据电源27的电压V和电流计39的电流I计算出发热电阻体5的阻值（V/I），由此来测量发热电阻体5的温度。另外，也能够根据发热电阻体5的消耗电力（V·I）计算出发热电阻体5的加热温度。这种情况下，需要预先取得发热电阻体5的电力与温度的关系。根据发热电阻体5的阻值计算加热温度的情况下，阻值因热处理而变化，因此其包含误差。根据消耗电力计算的情况下，由于不受热处理所致的阻值的变化的影响，能够更高精度地测量加热温度。
通过上述的热处理，能够进行原本在图5（b）的工序中进行得不充分的热处理，而且能够进行发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b的电阻体的杂质扩散、晶体生长，从而提高电阻温度系数，作为电阻体获得良好的特性。
另外，在本工序中，对发热电阻体5施加电流的情况下，电流也流经配线30，导致发热，但是因为位于基板2上，所以向基板2散热，不会引起温度上升。温度高于900℃的部分能够限定在热绝缘的隔膜4的部分。因此，在形成隔膜4后对发热电阻体5通电，进行热处理，这是本发明的特征。
图15是表示通过本工序进行热处理后的发热电阻体5和配线部30的晶体状态的截面图。图15（a）是配线部30的截面。图15（b）表示发热电阻体5的截面。通过本工序进行热处理后的发热电阻体5是在高温下被进行热处理，因此晶体生长，晶体的粒径变大。另一方面，由与发热电阻体5相同材料形成的配线部30未在本工序中被进行热处理，因此晶体不会生长。因此，在本工序中，成为已进行热处理的部位和未进行热处理的部位晶体粒径不同的状态。当晶体粒径变大时，电阻温度系数升高，能够提高位于隔膜4的发热电阻体、测温电阻体的温度检测灵敏度。
另外，预先在基板2上作为半导体集成电路形成有MOS（MetalOxide Semiconductor）晶体管的区域不被加热到高温，因此不引起MOS晶体管的特性变动和工作不良。
通过以上工序完成传感元件1或包含半导体集成电路的传感元件1。
对根据本实施例制造的传感元件1的特征进行详细说明。图6是传感元件1的隔膜4的放大图。隔膜4上的加热温度传感器7以包围发热电阻体5的周边的方式形成，进而朝向隔膜4的上游侧延伸设置，并且与配线部30e、30h连接。从这些加热温度传感器7到配线部30e、30h，是通过对利用图5（b）的工序形成的半导体薄膜26进行蚀刻而形成的。
加热温度传感器7和配线部30e、30h由与原来相同的半导体薄膜26形成，但是，通过图5（g）的工序，对形成在隔膜4上的加热温度传感器7进行热处理，由此在发热电阻体5的附近的加热温度传感器7与配线部30e、30h部位成为具有不同的特性的电阻体。
图7表示在900℃至1000℃对使用多晶Si薄膜的电阻体进行热处理时的热处理时间与电阻温度系数的关系。另外，图8表示在900℃至1000℃对使用多晶Si薄膜的电阻体进行热处理时的热处理时间与电阻率的关系。根据图7，通过长时间进行热处理，电阻体的电阻温度系数提高。通过图5（g）的工序，位于隔膜4上的加热温度传感器7的电阻温度系数提高，与此相对，位于隔膜4以外的配线部30e、30h则因为位于不被加热的位置，所以电阻温度系数不发生变化。因此，相比于配线部30e、30h，加热温度传感器7具有更高的电阻温度系数。因此，通过图5（g）的工序，加热温度传感器7的电阻温度系数提高，由此，温度检测灵敏度提高，从而能够高精度地检测发热电阻体5的温度，并且能够高精度地进行发热电阻体5的温度控制。由此，流量检测精度提高。
另外，根据图8，通过多施加热处理，电阻体的电阻率降低。这是因为多晶Si薄膜的晶体粒径变大。通过图5（g）的工序，位于隔膜4上的加热温度传感器7的电阻率减小，与此不同，位于隔膜以外的配线部30e、30h由于位于不被加热的位置，所以电阻率无变化。因此，相比于配线部30e、30h，加热温度传感器7具有更低的电阻率。若加长热处理时间，从图8的结果可知，电阻率的变化逐渐减小，具有在某一定值变饱和的特性。如果进行90分钟以上的热处理，电阻率的变化处于大致饱和状态，因此，在制造工序中，即使热处理时间中产生数分钟的偏差，也能够减小电阻率的偏差（参差不同）。另外，通过90分钟以上的热处理增大晶体粒径，由此成为稳定的电阻体，因此也能够减少电阻劣化。从而，能够获得即使对于长时间工作特性变动也小并且高度可靠的热式流量计。
对图6所示的上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b也与上述相同。隔膜4上的上游侧温度传感器8a、8b形成在发热电阻体5的上游侧，进而朝向隔膜4的上游侧延伸设置，并且与配线部30a、30b、30c、30d连接。从这些上游侧温度传感器8a、8b到配线部30a、30b、30c、30d，是通过对利用图5（b）的工序形成的半导体薄膜26进行蚀刻而形成的。
上游侧温度传感器8a、8b和配线部30a、30b、30c、30d由与原来相同的半导体薄膜26构成，但是通过图5（g）的工序，对形成在隔膜4上的上游侧温度传感器8a、8b进行热处理，在发热电阻体5的附近的上游侧温度传感器8a、8b和配线部30a、30b、30c、30d部位成为具有不同的特性的电阻体。也就是说，相比于配线部30a、30b、30c、30d，上游侧温度传感器8a、8b具有更高的电阻温度系数。另外，相比于配线部30a、30b、30c、30d，上游侧温度传感器8a、8b具有更低的电阻率。关于下游侧温度传感器9a、9b和其配线部30k、30l、30m、30n也同样。
通过图5（g）的工序，上游侧温度传感器8a、8b和下游侧温度传感器9a、9b的电阻温度系数提高，由此温度检测灵敏度提高，从而能够高精度地检测发热电阻体5的上游侧和下游侧的温差，尤其是在低流量域的微小的温差下，也能够高精度地检测流量。
对图6所示的发热电阻体来说也与上述同样。
根据本实施例，在由半导体构成的基板2上设置有传感元件和半导体集成电路的情况下，也不会使传感元件的特性变差，而且不会产生半导体集成电路的特性变动或工作不良，能够实现热式流量计的小型化、高精度化。
在本实施例中，采用除去全部的基板2的隔膜4，但是在保留基板2的局部的状态下，也能够获得效果。也就是说，在进行热处理的部位和不进行热处理的部位，使基板2的膜厚度不同，这样就能够进行局部性的高温热处理，对其他的半导体元件、传感元件等的热处理也能够适用。
实施例2
下面，对本发明的第二实施例进行说明。
利用图9说明本实施例的热式流量计的传感元件29的结构。在本实施例中，对与第一实施例不同的结构进行说明，其他的结构则与第一实施例是相同的结构。
图9是表示本实施例的传感元件29的平面图。另外，图10表示图9的传感元件1的截面图。在隔膜4之外的电绝缘膜3a上，配置有阻值根据空气流6的温度发生变化的热敏电阻体10、11、12。在本实施例中，除去形成有热敏电阻体10、11、12的部位的基板2。即，不仅具备隔膜4，还具有第二隔膜31。第二隔膜31在图5（f）的工序中，与隔膜4同时形成。
形成在隔膜31上的热敏电阻体10、11、12是在图3所示的驱动电路中与加热温度传感器7构成电桥电路的电阻体。通过电桥电路，发热电阻体5以对于空气的温度加热至规定的温度的方式工作。因此，加热温度传感器7和热敏电阻体10、11、12优选具有大致同程度的电阻温度系数。因此，关于热敏电阻体10、11、12，也与加热温度传感器7同样，优选采用在图5（g）的工序中被进行热处理的结构。因此，具备除去了形成有热敏电阻体10、11、12的部位的基板2后的隔膜4，并且对热敏电阻体10、11、12通电加热，从而使温度上升，对热敏电阻体10、11、12进行热处理，由此与加热温度传感器7同样地，能够提高电阻温度系数。另外，热敏电阻体10、11、12依赖于空气的温度而电阻发生变化，所以能够作为检测空气的温度的吸气温度传感器使用。这种情况下，通过图5（g）的热处理工序，电阻温度系数提高，空气温度的检测灵敏度提高，能实现高精度化。另外，通过形成在隔膜31上，热容大幅减小，也能够提高对空气温度变化的响应能力。而且，能够形成在一个半导体基板上形成有吸气温度、吸气流量和构成它们的驱动电路的半导体集成电路的单个芯片的复合传感器，从而能够实现大幅的小型化。
实施例3
下面，对本发明的第三实施例进行说明。
利用图11说明本实施例的热式流量计的传感元件32的结构。在本实施例中，对与第一实施例不同的结构进行说明，其他的结构则与第一实施例为相同的结构。
图11是表示本实施例的传感元件32的截面图。在本实施例中，在形成于隔膜4上的发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b之下，隔着电绝缘膜3c形成有热处理用加热器33。热处理用加热器能够利用与发热电阻体5同样的工序形成，具体而言，通过反复进行图5的工序（b）、（c）、（d），能够形成多层膜。通过配线部34将该热处理用加热器的电极引出到隔膜4之外，形成电极焊盘部35。配线部34与热处理用加热器由同一膜形成。电极焊盘部35与电极焊盘部13同样地形成。在本实施例中，特征在于，在图5（g）的工序中，通过对热处理用加热器33通电加热，使隔膜4部成为高温，从而对发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b进行热处理。具体而言，构成为，在图5（g）的工序中，使探针28与图11所示的电极焊盘部35接触，从而调整来自电源27的电流，使加热电流流过热处理用加热器33。
根据上述结构，能够广范围设置形成有热处理用加热器33的区域，并且能够以均匀的温度分布对隔膜4上加热。也就是说，能够以相同的温度对发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b进行热处理。在第一实施例中是通过对发热电阻体5加热而进行热处理，因此在隔膜4内位于外侧的电阻体的温度降低，存在无法加热至最佳温度的问题。因此，上游侧温度传感器8a、8b和下游侧温度传感器9a、9b的温度变低，不能进行充分的热处理。根据本实施例，能够使隔膜4内的温度均匀，能够以最佳温度对位于隔膜4内的上游侧温度传感器8a、8b和下游侧温度传感器9a、9b进行热处理。也就是说，与实施例1相比，提高上游侧温度传感器8a、8b和下游侧温度传感器9a、9b的电阻温度系数，从而能够得到高精度的热式流量计。
作为热处理用加热器33的材料，与第一实施例同样能够由多晶Si膜形成，但是也能够选择其他的材料。例如，能够使用耐热性优异的铂、钨、钽、钼等金属材料。若选择金属材料，则导热率提高，能够使温度分布更加均匀。因此，能够使发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b同时加热至最佳温度，从而能够更简单地进行热处理。
本实施例是在第一实施例所示的隔膜4设置有热处理用加热器的结构，但是也能够适用于第二实施例所示的形成有热敏电阻体10、11、12的部位。具体而言，在热敏电阻体10、11、12之下，隔着电绝缘膜3c形成热处理用加热器。除去形成有热敏电阻体10、11、12的部位的基板2，形成隔膜31后，使热处理用加热器加热，由此进行热敏电阻体10、11、12的热处理。
由此，热敏电阻体10、11、12的热处理温度变均匀，能够使热敏电阻体10、11、12的电阻温度系数更加一致。由此，由加热温度传感器7和热敏电阻体10、11、12形成的电桥电路的电阻平衡的偏差减少，从而能够进行高精度的发热电阻体5的温度控制。
实施例4
下面，对本发明的第四实施例进行说明。
利用图12说明本实施例的热式流量计的传感元件36的结构。在本实施例中，对与第一实施例不同的结构进行说明，其他的结构则与第一实施例为相同的结构。
图12是表示本实施例的传感元件36的截面图。在形成传感元件36的基板2，一体地设置有驱动传感元件并且进行流量检测的半导体集成电路37。具体而言，图3所示的晶体管16、放大器15、放大器17等包含于半导体集成电路37。
在第一实施例中是如图5（g）所示，从电源27经由探针28将电流供给至电极焊盘部13进行加热来进行热处理的。在本实施例中则是经由半导体集成电路37将电流供给至发热电阻体5。在半导体集成电路37设置运算器件、开关等，能够对供给至发热电阻体5的电流进行控制。因此，如第一实施例所示，没有必要设置用于使探针28接触的电极焊盘部13。因为没有必要设置用于热处理的电极焊盘部13，所以能够使传感元件36的面积变小。
图14是通过模塑件40安装传感元件36的例子。传感元件36配置于引线框架41上，将形成于传感元件36的电极焊盘45与引线框架43通过焊丝连接。电极焊盘45除用于驱动传感元件36的电源端子外，还设置有引出所检测到的流量信号的输出端子和用于与半导体集成电路37进行数字通信的通信端子等。引线框架43与将信号取出到热式流量计的电源和外部的连接器（connector）连接。
作为模塑件40，使用环氧类的树脂，通过已知的注射模塑成型制造。另外，模塑件40以避开隔膜4的方式形成，以使传感元件36的隔膜4暴露于空气。另外，在传感元件36的背面侧，在引线框架41和模塑件40形成贯通孔42，使得以隔膜4的背面侧不处于密封状态。
因为注射模塑成型的模塑件的形状偏差小，能够低成本地制造，所以能够减少传感元件的安装偏差。因为制造偏差小，所以能够使传感元件小型化。
实施例5
下面，对本发明的第五实施例进行说明。
在本实施例中，对与第一实施例不同的结构进行说明，其他的结构是与第一实施例相同的结构。
在第一实施例中，发热电阻体5、加热温度传感器7、上游侧温度传感器8a、8b、下游侧温度传感器9a、9b等电阻体是由多晶Si形成的，但是也能够由其他的材料形成。
作为形成于传感元件的电阻体的材料，除使用导入有杂质的单晶硅、多晶硅等半导体材料之外，还使用铂、钨、钽、钼等金属材料。金属材料的电阻温度系数为2000ppm/℃以上，从而能获得高灵敏度的传感元件。作为金属材料的铂在800℃以上晶体开始生长，因此需要进行800℃以上的热处理，优选在900℃进行热处理，由此获得具有良好的特性的电阻体。另外，钼是在700℃以上晶体开始生长，因此需要进行700℃以上的热处理，优选在1000℃进行热处理，由此获得电阻温度系数高的电阻体。
因此，在使用金属材料的情况下，图5（g）所示的工序中的热处理温度优选为700℃以上。具体而言，采用铂时在800℃以上，采用钼时在700℃以上的温度进行热处理，从而获得效果。优选，采用铂时加热至900℃，采用钼时加热至1000℃进行热处理，由此获得电阻温度系数高且热处理时间的偏差的影响减少的电阻体，能获得相比于使用多晶Si薄膜的情况灵敏度高的热式流量计。
附图符号的说明
1、29、32、36 传感元件
2 基板
3a、3b、3c 电绝缘膜
4、31 隔膜
5 发热电阻体
6 空气流
7 加热温度传感器
8a、8b 上游侧温度传感器
9a、9b 下游侧温度传感器
10、11、12 热敏电阻体
13、35 电极焊盘部
14 温度分布
15、17 放大器
16 晶体管
18 吸气管路
19 基底部件
20 吸入气体
21 副通路
22 电路基板
23 金丝焊丝
24 端子
25 铝焊丝
26 半导体薄膜
27 电源
28 探针
30、30a～n、34、38 配线部
33 热处理用加热器
37 半导体集成电路
39 电流计
40 模塑件
41、43 引线框架
42 贯通孔
44 焊丝
45 电极焊盘
Claims (11)
1.一种热式流量计的制造方法，所述热式流量计具有：
形成于半导体基板的空洞部；
以覆盖所述空洞部的方式设置的由绝缘膜形成的薄膜部；和
形成在所述绝缘膜之间的发热电阻体和测温电阻体，所述热式流量计的制造方法的特征在于：
在形成所述薄膜部后对所述薄膜部加热，进行使所述发热电阻体和所述测温电阻体的晶体粒径生长的热处理。
2.如权利要求1所述的热式流量计的制造方法，其特征在于：
所述热处理为通过对所述发热电阻体通电将所述发热电阻体加热到高温，使所述发热电阻体和所述测温电阻体的晶体粒径生长的热处理。
3.如权利要求1所述的热式流量计的制造方法，其特征在于：
在所述薄膜部设置有第二发热电阻体，
所述热处理为通过对所述第二发热电阻体通电来加热所述第二发热电阻体，使所述发热电阻体和所述测温电阻体的晶体粒径生长的热处理。
4.如权利要求1所述的热式流量计的制造方法，其特征在于：
具有在所述半导体基板上形成第二薄膜部的工序，
在所述第二薄膜部形成有第二测温电阻体，
在形成所述第二薄膜部后，进行对所述第二薄膜部加热，使所述第二测温电阻体的晶体粒径生长的热处理。
5.如权利要求4所述的热式流量计的制造方法，其特征在于：
在所述第二薄膜部设置有第二发热电阻体，进行通过对所述第二发热电阻体通电来加热所述第二薄膜部，使所述第二发热电阻体的晶体粒径生长的热处理。
6.一种热式流量计，其具有：形成于半导体基板的空洞部；以覆盖所述空洞部的方式设置的由绝缘膜形成的薄膜部；和形成在所述绝缘膜之间的发热电阻体和测温电阻体，所述热式流量计的特征在于：
具备与所述发热电阻体连接并且延伸设置至所述薄膜部的外侧的引出配线部，
所述引出配线部的位于所述薄膜部的外侧的部分的电阻温度系数小于所述发热电阻体的电阻温度系数，并且
所述引出配线部的位于所述薄膜部的外侧的部分的电阻率大于所述发热电阻体的电阻率。
7.如权利要求6所述的热式流量计，其特征在于：
在所述薄膜部设置有第二发热电阻体，并且设置有用于对所述第二发热电阻体通电的通电焊盘。
8.如权利要求6所述的热式流量计，其特征在于：
在所述半导体基板上形成有第二薄膜部，
所述第二薄膜部形成有第二测温电阻体，
具备与所述第二测温电阻体连接并且延伸设置至所述第二薄膜部的外侧的第二引出配线部，
所述第二引出配线部的位于所述第二薄膜部的外侧的部分的电阻温度系数小于所述第二测温电阻体的电阻温度系数，并且
所述第二引出配线部的位于所述第二薄膜部的外侧的部分的电阻率大于所述第二测温电阻体的电阻率。
9.如权利要求8所述的热式流量计，其特征在于：
所述第二薄膜部形成有第二发热电阻体，
具备与所述第二发热电阻体连接并且延伸设置至所述第二薄膜部的外侧的第三引出配线部，
所述第三引出配线部的位于所述第二薄膜部的外侧的部分的电阻温度系数小于所述第二发热电阻体的电阻温度系数，并且
所述第三引出配线部的位于所述第二薄膜部的外侧的部分的电阻率大于所述第二发热电阻体的电阻率。
10.如权利要求6～9中的任一项所述的热式流量计，其特征在于：
在所述半导体基板上设置有包括进行驱动、检测、信号处理的半导体晶体管的集成电路。
11.如权利要求10所述的热式流量计，其特征在于：
所述半导体基板配置在引线框上，
所述半导体基板和所述引线框由模塑件模塑而成。
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