JP2000002571A - 熱線式マイクロヒータ - Google Patents
熱線式マイクロヒータInfo
- Publication number
- JP2000002571A JP2000002571A JP10168302A JP16830298A JP2000002571A JP 2000002571 A JP2000002571 A JP 2000002571A JP 10168302 A JP10168302 A JP 10168302A JP 16830298 A JP16830298 A JP 16830298A JP 2000002571 A JP2000002571 A JP 2000002571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- hot
- wire
- microheater
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ５００℃程度の高温で動作させても十分な耐
久性を有する熱線式マイクロヒータを提供する。 【解決手段】 半導体微細加工技術を用いて形成した熱
線式マイクロヒータ１を、シリコン基板１０と、基板１
０の上面に設けたＳiＯ2から成る絶縁膜１１と、絶縁膜
１１上に設けたヒータ１２と、ヒータ１２を含む表面を
覆うＳiＯ2から成る第１の保護膜１３と、ヒータの変位
を抑制するヒータの情報に位置するＳi3Ｎ4から成る補
強部１４と、熱絶縁用空洞１６とから構成した。
久性を有する熱線式マイクロヒータを提供する。 【解決手段】 半導体微細加工技術を用いて形成した熱
線式マイクロヒータ１を、シリコン基板１０と、基板１
０の上面に設けたＳiＯ2から成る絶縁膜１１と、絶縁膜
１１上に設けたヒータ１２と、ヒータ１２を含む表面を
覆うＳiＯ2から成る第１の保護膜１３と、ヒータの変位
を抑制するヒータの情報に位置するＳi3Ｎ4から成る補
強部１４と、熱絶縁用空洞１６とから構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体微細加工技
術を用いて作製した熱線式マイクロヒータに関する。
術を用いて作製した熱線式マイクロヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体微細加工技術を用いることによ
り、熱線式ヒータを容易に小型化することができる。小
型化した熱線式マイクロヒータは、消費電力を極めて小
さくすることができることから、ガスセンサや流量セン
サなどに応用されている。この種のセンサは、特公平５
−３８９４号公報などに開示されている。また、小型化
によって応答性が向上するなどの利点も有している。
り、熱線式ヒータを容易に小型化することができる。小
型化した熱線式マイクロヒータは、消費電力を極めて小
さくすることができることから、ガスセンサや流量セン
サなどに応用されている。この種のセンサは、特公平５
−３８９４号公報などに開示されている。また、小型化
によって応答性が向上するなどの利点も有している。
【０００３】図９に示すように、この種の熱線式マイク
ロヒータ１は、シリコンなどからなる基板１０と、該基
板の表面に設けた絶縁膜１１と、該絶縁膜の上に設けた
ヒータ１２と、絶縁膜およびヒータを覆う保護膜１３を
積層して構成されている。さらに、ヒータ１２の下部を
空洞１６とし、ヒータ１２と基板１０との熱絶縁を図っ
ている。
ロヒータ１は、シリコンなどからなる基板１０と、該基
板の表面に設けた絶縁膜１１と、該絶縁膜の上に設けた
ヒータ１２と、絶縁膜およびヒータを覆う保護膜１３を
積層して構成されている。さらに、ヒータ１２の下部を
空洞１６とし、ヒータ１２と基板１０との熱絶縁を図っ
ている。
【０００４】基板１０には、空洞を形成するために、シ
リコン、サファイアなどの単結晶基板を用いることが多
い。絶縁膜１１および保護膜１３には、電気絶縁性およ
び耐熱性に優れた酸化珪素（ＳiＯ2）膜が用いられる
が、引張応力を有する窒化珪素（Ｓi3Ｎ4）あるいはＳi
Ｏ2とＳi3Ｎ4の複合材料などを用いてＳiＯ2膜の圧縮応
力を緩和することが行われている。ヒータ１２には、長
期にわたって安定な白金（Ｐt）、タングステン
（Ｗ）、多結晶シリコンなどが多く用いられる。
リコン、サファイアなどの単結晶基板を用いることが多
い。絶縁膜１１および保護膜１３には、電気絶縁性およ
び耐熱性に優れた酸化珪素（ＳiＯ2）膜が用いられる
が、引張応力を有する窒化珪素（Ｓi3Ｎ4）あるいはＳi
Ｏ2とＳi3Ｎ4の複合材料などを用いてＳiＯ2膜の圧縮応
力を緩和することが行われている。ヒータ１２には、長
期にわたって安定な白金（Ｐt）、タングステン
（Ｗ）、多結晶シリコンなどが多く用いられる。
【０００５】応力緩和層としてＳi3Ｎ4膜を複合した熱
線式マイクロヒータの構造を図１０を用いて説明する。
この熱線式マイクロヒータ１は、シリコンなどからなる
基板１０と、該基板の表面に設けた絶縁膜１１と、該絶
縁膜の上に設けたＳi3Ｎ4膜２０と、該Ｓi3Ｎ4膜の上に
設けたヒータ１２と、Ｓi3Ｎ4膜およびヒータを覆う保
護膜１３を積層して構成されている。さらに、ヒータ１
２の下部を空洞１６とし、ヒータ１２と基板１０との熱
絶縁を図っている。
線式マイクロヒータの構造を図１０を用いて説明する。
この熱線式マイクロヒータ１は、シリコンなどからなる
基板１０と、該基板の表面に設けた絶縁膜１１と、該絶
縁膜の上に設けたＳi3Ｎ4膜２０と、該Ｓi3Ｎ4膜の上に
設けたヒータ１２と、Ｓi3Ｎ4膜およびヒータを覆う保
護膜１３を積層して構成されている。さらに、ヒータ１
２の下部を空洞１６とし、ヒータ１２と基板１０との熱
絶縁を図っている。
【０００６】上記のような熱線式マイクロヒータ１は、
従来の熱線式ヒータに比べ消費電力を極めて小さくする
ことができる。また、この熱線式マイクロヒータ１を流
量センサに応用した場合などには、感度が高くなるとと
もに、応答時間が短くなるなどの優れた特徴を有してい
る。
従来の熱線式ヒータに比べ消費電力を極めて小さくする
ことができる。また、この熱線式マイクロヒータ１を流
量センサに応用した場合などには、感度が高くなるとと
もに、応答時間が短くなるなどの優れた特徴を有してい
る。
【０００７】しかし、熱線式マイクロヒータには、様々
な材質の膜が積層されていることから、ヒータの温度を
２００〜３００℃の高温にして使用するときには、これ
ら材質の熱膨張率の違いにより、硬い膜として構成され
たＳi3Ｎ4からなる構造物が破壊されてしまうという問
題点があった。比較的やわらかなＳiＯ2のみを使用して
膜を構成した熱線式マイクロヒータは、構造物の破壊は
起きにくくなるが、熱膨張による変位が大きくなること
からヒータが断線しやすくなるという問題を有してい
る。特に、この熱線式マイクロヒータをガスセンサに応
用する場合、検知するガスの種類によってはヒータを５
００℃以上に加熱する場合もあり、十分な耐久性を得る
ことができなかった。
な材質の膜が積層されていることから、ヒータの温度を
２００〜３００℃の高温にして使用するときには、これ
ら材質の熱膨張率の違いにより、硬い膜として構成され
たＳi3Ｎ4からなる構造物が破壊されてしまうという問
題点があった。比較的やわらかなＳiＯ2のみを使用して
膜を構成した熱線式マイクロヒータは、構造物の破壊は
起きにくくなるが、熱膨張による変位が大きくなること
からヒータが断線しやすくなるという問題を有してい
る。特に、この熱線式マイクロヒータをガスセンサに応
用する場合、検知するガスの種類によってはヒータを５
００℃以上に加熱する場合もあり、十分な耐久性を得る
ことができなかった。
【０００８】図１１に示すように、例えば、この熱線式
マイクロヒータを５００℃で０．１秒ごとに間欠駆動し
たときには、図９に示す構造の熱線式マイクロヒータ
は、数十万回程度の駆動で断線してしまう。ＬＰガスや
都市ガス用のガスセンサにこの熱線式マイクロヒータを
応用する場合、少なくとも５００万回程度の間欠駆動に
耐えるものでなくてはならないが、従来の構造を持つ熱
線式マイクロヒータでは実用的な耐久性が得られていな
い。
マイクロヒータを５００℃で０．１秒ごとに間欠駆動し
たときには、図９に示す構造の熱線式マイクロヒータ
は、数十万回程度の駆動で断線してしまう。ＬＰガスや
都市ガス用のガスセンサにこの熱線式マイクロヒータを
応用する場合、少なくとも５００万回程度の間欠駆動に
耐えるものでなくてはならないが、従来の構造を持つ熱
線式マイクロヒータでは実用的な耐久性が得られていな
い。
【０００９】耐久性を向上させるために膜の内部応力を
低減させる目的で、保護膜、絶縁膜として様々な材質の
膜が試みられている。例えば、“Sensors and Ａctuato
rs"Ｂ，２（１９９０）６３−７０の“A Substrate for
Thin Film Gas Sensors inMicro-electronic Technolo
gy"ではＳiＮxＯyが、“Sensors and Materials"７（１
９９５）３５の“Thin Film Micro-Gas Sensor for Det
ecting ＣＨ3ＳＨ"ではＰをドープしたＳiＯ2とＳｉ3Ｎ
4の複合膜が試みられている。しかし、これらの膜を用
いても５００℃程度の高温ではやはり十分な耐久性を得
ることができなかった。特に、Ｓi3Ｎ4のような引っ張
り方向の内部応力が強い膜を用いると、ヒータを５００
℃程度の高温に加熱したとき、熱膨張による変位によっ
て膜が割れてしまう場合が多い。
低減させる目的で、保護膜、絶縁膜として様々な材質の
膜が試みられている。例えば、“Sensors and Ａctuato
rs"Ｂ，２（１９９０）６３−７０の“A Substrate for
Thin Film Gas Sensors inMicro-electronic Technolo
gy"ではＳiＮxＯyが、“Sensors and Materials"７（１
９９５）３５の“Thin Film Micro-Gas Sensor for Det
ecting ＣＨ3ＳＨ"ではＰをドープしたＳiＯ2とＳｉ3Ｎ
4の複合膜が試みられている。しかし、これらの膜を用
いても５００℃程度の高温ではやはり十分な耐久性を得
ることができなかった。特に、Ｓi3Ｎ4のような引っ張
り方向の内部応力が強い膜を用いると、ヒータを５００
℃程度の高温に加熱したとき、熱膨張による変位によっ
て膜が割れてしまう場合が多い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な状況に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、５００℃程度の高温で動作させても十分な耐久
性を有する熱線式マイクロヒータを提供することにあ
る。
な状況に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、５００℃程度の高温で動作させても十分な耐久
性を有する熱線式マイクロヒータを提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、熱線式マイクロヒータを以下のように構
成した。
決するために、熱線式マイクロヒータを以下のように構
成した。
【００１２】すなわち、下部に空洞を有する半導体微細
加工技術を用いて基板上に作製された熱線式マイクロヒ
ータにおいて、ヒータの変位を抑制する補強部を設け
た。
加工技術を用いて基板上に作製された熱線式マイクロヒ
ータにおいて、ヒータの変位を抑制する補強部を設け
た。
【００１３】前記熱線式マイクロヒータを、基板をシリ
コンから構成し、該シリコン基板の上面に絶縁膜と、こ
の絶縁膜上にヒータを設け、さらに、前記ヒータを含む
表面を覆う保護膜を設けた。
コンから構成し、該シリコン基板の上面に絶縁膜と、こ
の絶縁膜上にヒータを設け、さらに、前記ヒータを含む
表面を覆う保護膜を設けた。
【００１４】上記熱線式マイクロヒータにおいて、前記
絶縁膜および保護膜を圧縮方向の内部応力を有する膜と
して構成し、前記補強部が引っ張り方向の内部応力を有
する膜として構成し、補強部を、前記ヒータの加熱部に
位置するようにパターニングした。
絶縁膜および保護膜を圧縮方向の内部応力を有する膜と
して構成し、前記補強部が引っ張り方向の内部応力を有
する膜として構成し、補強部を、前記ヒータの加熱部に
位置するようにパターニングした。
【００１５】上記熱線式マイクロヒータにおいて、前記
絶縁膜および保護膜をＳiＯ2から構成し、前記補強部を
Ｓi3Ｎ4から構成した。
絶縁膜および保護膜をＳiＯ2から構成し、前記補強部を
Ｓi3Ｎ4から構成した。
【００１６】上記熱線式マイクロヒータにおいて、基板
に形成した張出部上にヒータを形成し、前記張出部を架
橋構造もしくは片持梁構造とした。
に形成した張出部上にヒータを形成し、前記張出部を架
橋構造もしくは片持梁構造とした。
【００１７】このように、熱線式マイクロヒータの加熱
部分にヒータの変位を抑制するための補強部を備えさせ
て、加熱時にヒータに生じる変位を効果的に抑制し、耐
久性を大幅に向上させることができる。
部分にヒータの変位を抑制するための補強部を備えさせ
て、加熱時にヒータに生じる変位を効果的に抑制し、耐
久性を大幅に向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる熱線式マイ
クロヒータの第１の実施の形態について説明する。図１
および図２を用いて本発明にかかる熱線式マイクロヒー
タの構造を説明する。図１は、本発明にかかる熱線式マ
イクロヒータの平面形状を示す平面透視図であり、図２
は、図１のＡ−Ａ線での縦断面図である。
クロヒータの第１の実施の形態について説明する。図１
および図２を用いて本発明にかかる熱線式マイクロヒー
タの構造を説明する。図１は、本発明にかかる熱線式マ
イクロヒータの平面形状を示す平面透視図であり、図２
は、図１のＡ−Ａ線での縦断面図である。
【００１９】本発明にかかる熱線式マイクロヒータ１
は、基板１０と、基板１０の表面に設けた絶縁膜１１
と、該絶縁膜の上に設けた抵抗体からなるヒータ１２
と、該ヒータ１２および前記絶縁膜１１を覆う第１の保
護膜１３と、該第１の保護膜１３上にヒータ１２を覆う
ように設けた補強部１４と、第１の保護膜１３および補
強部１４を覆う第２の保護膜１５と、ヒータ１２の下部
に設けた熱絶縁用の空洞１６とを有して構成されてい
る。ヒータ１２は、引出線１７によってコンタクトホー
ル１９を有する信号取出用電極１８に接続されている。
は、基板１０と、基板１０の表面に設けた絶縁膜１１
と、該絶縁膜の上に設けた抵抗体からなるヒータ１２
と、該ヒータ１２および前記絶縁膜１１を覆う第１の保
護膜１３と、該第１の保護膜１３上にヒータ１２を覆う
ように設けた補強部１４と、第１の保護膜１３および補
強部１４を覆う第２の保護膜１５と、ヒータ１２の下部
に設けた熱絶縁用の空洞１６とを有して構成されてい
る。ヒータ１２は、引出線１７によってコンタクトホー
ル１９を有する信号取出用電極１８に接続されている。
【００２０】基板１０は、単結晶シリコンからなり、絶
縁膜１１および保護膜１３，１５は、ＳiＯ2で形成して
ある。ヒータ１２は、イオン注入により燐（Ｐ）を５×
１０15／ｃｍ2ドープした多結晶シリコンからなり、保
護膜１３，１５間の補強部１４は、Ｓi3Ｎ4で形成され
ている。
縁膜１１および保護膜１３，１５は、ＳiＯ2で形成して
ある。ヒータ１２は、イオン注入により燐（Ｐ）を５×
１０15／ｃｍ2ドープした多結晶シリコンからなり、保
護膜１３，１５間の補強部１４は、Ｓi3Ｎ4で形成され
ている。
【００２１】次に、上記熱線式マイクロヒータの製造方
法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、図
１のＢ−Ｂ線での縦断面図で製造方法の概要を示してい
る。まず、シリコンなどの単結晶基板上に絶縁膜を成膜
する（図３（Ａ））。この絶縁膜はＳiＯ2のほか、Ｓi3
Ｎ4、アルミナ（Ａl2Ｏ3）、マグネシア（ＭgＯ）やこ
れらを複合させたものでも良い。なお基板がサファイア
などの絶縁性のものであればこの絶縁膜は必ずしも必要
ではない。
法の一例について、図３を用いて説明する。図３は、図
１のＢ−Ｂ線での縦断面図で製造方法の概要を示してい
る。まず、シリコンなどの単結晶基板上に絶縁膜を成膜
する（図３（Ａ））。この絶縁膜はＳiＯ2のほか、Ｓi3
Ｎ4、アルミナ（Ａl2Ｏ3）、マグネシア（ＭgＯ）やこ
れらを複合させたものでも良い。なお基板がサファイア
などの絶縁性のものであればこの絶縁膜は必ずしも必要
ではない。
【００２２】この絶縁膜の上部に多結晶シリコン層を形
成し、この層に燐（Ｐ）などの不純物を注入して導電性
を持たせ、リソグラフィ技術を用いてヒータ１２および
引出線１７を形成する（図３（Ｂ））。ヒータおよび引
出線は、多結晶シリコンのほか、Ｐt、Ｗなどでもよ
い。
成し、この層に燐（Ｐ）などの不純物を注入して導電性
を持たせ、リソグラフィ技術を用いてヒータ１２および
引出線１７を形成する（図３（Ｂ））。ヒータおよび引
出線は、多結晶シリコンのほか、Ｐt、Ｗなどでもよ
い。
【００２３】このヒータを含む基板全面に第１の保護膜
１３を成膜する（図３（Ｃ））。保護膜の材質は絶縁膜
と同様ＳiＯ2に限らず、様々な材質の膜またはそれらを
複合させたものも可能である。
１３を成膜する（図３（Ｃ））。保護膜の材質は絶縁膜
と同様ＳiＯ2に限らず、様々な材質の膜またはそれらを
複合させたものも可能である。
【００２４】この後、保護膜１３上に補強部の材質であ
る薄膜を形成し、ヒータの加熱部上にある部分だけを残
し、他の部分をエッチングにより除去する。この残った
部分が補強部１４となる（図３（Ｄ））。補強部の材質
も絶縁膜の場合と同様Ｓi3Ｎ4に限らず、様々な材質が
可能である。
る薄膜を形成し、ヒータの加熱部上にある部分だけを残
し、他の部分をエッチングにより除去する。この残った
部分が補強部１４となる（図３（Ｄ））。補強部の材質
も絶縁膜の場合と同様Ｓi3Ｎ4に限らず、様々な材質が
可能である。
【００２５】さらに、補強部を含む全面に第２の保護膜
１５を成膜する（図３（Ｅ））。
１５を成膜する（図３（Ｅ））。
【００２６】この後、第１の保護膜１３と第２の保護膜
１５に、引出線１７に達するコンタクトホール１９を形
成し、金（Ａu）などでヒータに通電を行うための信号
取出用電極１８を形成する（（図３Ｆ））。
１５に、引出線１７に達するコンタクトホール１９を形
成し、金（Ａu）などでヒータに通電を行うための信号
取出用電極１８を形成する（（図３Ｆ））。
【００２７】最後に基板１０の裏面から異方性エッチン
グを行いヒータ１２の下部に熱絶縁用の空洞１６を形成
する（図３（Ｇ））。
グを行いヒータ１２の下部に熱絶縁用の空洞１６を形成
する（図３（Ｇ））。
【００２８】上記のようにして作製した熱線式ヒータ１
は、ヒータ１２の変位を抑制するための補強部１４を備
えており、この構造によって加熱時にヒータに生じる変
位を効果的に抑制し、耐久性を大幅に向上させることが
できる。
は、ヒータ１２の変位を抑制するための補強部１４を備
えており、この構造によって加熱時にヒータに生じる変
位を効果的に抑制し、耐久性を大幅に向上させることが
できる。
【００２９】以下、本発明にかかる熱線式マイクロヒー
タの詳細について説明する。本実施の形態では、基板１
０としてシリコン単結晶基板を用いる。この基板１０上
にＳiＯ2を絶縁膜１１として成膜する。この絶縁膜１１
の上部にＰイオンを不純物として含む多結晶シリコンで
ヒータ１２を形成する。このヒータを含む基板全面にＳ
iＯ2を第１の保護膜１３として成膜する。この保護膜上
にＳi3Ｎ4からなる補強部１４を形成し、この上に第２
の保護膜１５をＳiＯ2で形成する。この後基板１０の裏
面から異方性エッチングを行いヒータ１２の下部に熱絶
縁用の空洞１６を形成する。
タの詳細について説明する。本実施の形態では、基板１
０としてシリコン単結晶基板を用いる。この基板１０上
にＳiＯ2を絶縁膜１１として成膜する。この絶縁膜１１
の上部にＰイオンを不純物として含む多結晶シリコンで
ヒータ１２を形成する。このヒータを含む基板全面にＳ
iＯ2を第１の保護膜１３として成膜する。この保護膜上
にＳi3Ｎ4からなる補強部１４を形成し、この上に第２
の保護膜１５をＳiＯ2で形成する。この後基板１０の裏
面から異方性エッチングを行いヒータ１２の下部に熱絶
縁用の空洞１６を形成する。
【００３０】このようにして作製した熱線式マイクロヒ
ータ１は、引張方向の内部応力が強いＳi3Ｎ4は加熱部
だけにあるので、保護膜１３，１５や絶縁膜１１が熱膨
張により破損することはなく、加熱部の変位を抑制する
ことができるのでヒータ１２の断線も起きにくくなる。
ータ１は、引張方向の内部応力が強いＳi3Ｎ4は加熱部
だけにあるので、保護膜１３，１５や絶縁膜１１が熱膨
張により破損することはなく、加熱部の変位を抑制する
ことができるのでヒータ１２の断線も起きにくくなる。
【００３１】図４を用いて、本発明にかかる熱線式マイ
クロヒータを、５００℃で０．１秒ごとに間欠駆動した
ときの、ヒータの抵抗変化を示す。図９に示したように
従来技術による熱線式マイクロヒータが３０万回程度の
駆動でヒータが断線して抵抗が無限大になっているのに
対し、本発明による熱線式マイクロヒータ１は一千万回
の駆動でもヒータが断線することはなかった。すなわ
ち、本発明による熱線式マイクロヒータは従来技術によ
る熱線式マイクロヒータに比べて十倍以上の優れた耐久
性を有していることが確かめられた。
クロヒータを、５００℃で０．１秒ごとに間欠駆動した
ときの、ヒータの抵抗変化を示す。図９に示したように
従来技術による熱線式マイクロヒータが３０万回程度の
駆動でヒータが断線して抵抗が無限大になっているのに
対し、本発明による熱線式マイクロヒータ１は一千万回
の駆動でもヒータが断線することはなかった。すなわ
ち、本発明による熱線式マイクロヒータは従来技術によ
る熱線式マイクロヒータに比べて十倍以上の優れた耐久
性を有していることが確かめられた。
【００３２】本発明にかかる熱線式マイクロヒータ１の
第２の実施の形態を、図５および図６を用いて説明す
る。図５は、第２の実施の形態になる熱線式マイクロヒ
ータの平面形状を示す平面透視図であり、図６は、図５
のＡ−Ａ線での縦断面図である。この実施の形態は、ヒ
ータ１２と基板１０の熱絶縁用空洞１６’を、基板１０
の表面からの異方性エッチングによって形成し、ヒータ
１２を架橋部３０に設けた架橋構造とした形態である。
第２の実施の形態を、図５および図６を用いて説明す
る。図５は、第２の実施の形態になる熱線式マイクロヒ
ータの平面形状を示す平面透視図であり、図６は、図５
のＡ−Ａ線での縦断面図である。この実施の形態は、ヒ
ータ１２と基板１０の熱絶縁用空洞１６’を、基板１０
の表面からの異方性エッチングによって形成し、ヒータ
１２を架橋部３０に設けた架橋構造とした形態である。
【００３３】本発明にかかる熱線式マイクロヒータ１の
第３の実施の形態を、図７および図８を用いて説明す
る。図７は、第３の実施の形態になる熱線式マイクロヒ
ータの平面形状を示す平面透視図であり、図８は、図７
のＡ−Ａ線での縦断面図である。この実施の形態は、ヒ
ータ１２と基板１０の熱絶縁用空洞１６’を、基板１０
の表面からの異方性エッチングによって形成し、ヒータ
１２を片持梁部３１に設けた片持梁構造とした形態であ
る。
第３の実施の形態を、図７および図８を用いて説明す
る。図７は、第３の実施の形態になる熱線式マイクロヒ
ータの平面形状を示す平面透視図であり、図８は、図７
のＡ−Ａ線での縦断面図である。この実施の形態は、ヒ
ータ１２と基板１０の熱絶縁用空洞１６’を、基板１０
の表面からの異方性エッチングによって形成し、ヒータ
１２を片持梁部３１に設けた片持梁構造とした形態であ
る。
【００３４】第２および第３の実施の形態によっても、
第１の実施の形態と同様な、補強部１４の働きによる効
果を得ることができる。
第１の実施の形態と同様な、補強部１４の働きによる効
果を得ることができる。
【００３５】上記の説明では、応力緩和部すなわち補強
部１４は、保護膜１３，１５間にある必要はなく、ヒー
タ１２と保護膜１３の間、あるいは構造の最表面などに
あっても良い。さらに、ヒータ１２および補強部１４を
絶縁膜１１の上面に設けた上記説明に捕らわれずに、ヒ
ータ１２および補強部１４を絶縁膜１２の裏面に設ける
ことも可能である。この場合も補強部１４による効果を
第１の実施の形態と同様に得ることができる。
部１４は、保護膜１３，１５間にある必要はなく、ヒー
タ１２と保護膜１３の間、あるいは構造の最表面などに
あっても良い。さらに、ヒータ１２および補強部１４を
絶縁膜１１の上面に設けた上記説明に捕らわれずに、ヒ
ータ１２および補強部１４を絶縁膜１２の裏面に設ける
ことも可能である。この場合も補強部１４による効果を
第１の実施の形態と同様に得ることができる。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による熱線式
マイクロヒータによれば、耐久性が高く、従来技術の熱
線式マイクロヒータに比べて使用時間を大幅に延長させ
ることができる熱線式マイクロヒータを得ることができ
る。
マイクロヒータによれば、耐久性が高く、従来技術の熱
線式マイクロヒータに比べて使用時間を大幅に延長させ
ることができる熱線式マイクロヒータを得ることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる熱線式マイ
クロヒータの平面形状を示す平面透視図。
クロヒータの平面形状を示す平面透視図。
【図２】図１のＡ−Ａ線における縦断面図。
【図３】図１示した熱線式マイクロヒータの製造工程を
説明する図。
説明する図。
【図４】図１に示した熱線式マイクロヒータの寿命試験
結果を示す曲線図。
結果を示す曲線図。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる熱線式マイ
クロヒータの平面形状を示す平面透視図。
クロヒータの平面形状を示す平面透視図。
【図６】図５のＡ−Ａ線における縦断面図。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる熱線式マイ
クロヒータの平面形状を示す平面透視図。
クロヒータの平面形状を示す平面透視図。
【図８】図７のＡ−Ａ線における縦断面図。
【図９】従来の熱線式マイクロヒータの断面形状を示す
縦断面図。
縦断面図。
【図１０】従来の他の熱線式マイクロヒータの断面形状
を示す縦断面図。
を示す縦断面図。
【図１１】従来の熱線式マイクロヒータの寿命試験結果
を示す曲線図。
を示す曲線図。
１ 熱線式マイクロヒータ １０ 基板 １１ 絶縁膜 １２ ヒータ １３ 第１の保護膜 １４ 補強部 １５ 第２の保護膜 １６ 熱絶縁用空洞 １７ 引出線 １８ 信号引出用電極 １９ コンタクトホール ２０ Ｓi3Ｎ4膜 ３０ 架橋部 ３１ 片持梁部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F035 EA08 2G046 BB04 BE03 BE07 BE08 BF04 EA11 EA12 FB00 FB02 FB06 FE03 FE20 FE31 FE38 FE46 3K034 AA06 AA20 AA22 AA33 BA06 BA13 BB08 BB14 BC16 CA02 CA17 CA20 CA32 EA05 EA07 FA38 FA39 HA01 HA10
Claims (9)
- 【請求項１】 下部に空洞を有する半導体微細加工技術
を用いて基板上に作製された熱線式マイクロヒータにお
いて、ヒータの変位を抑制する補強部を設けたことを特
徴とする熱線式マイクロヒータ。 - 【請求項２】 前記基板はシリコン基板であり、該シリ
コン基板の上面に設けられた絶縁膜と、この絶縁膜上に
位置したヒータからなる請求項１に記載の熱線式マイク
ロヒータ。 - 【請求項３】 保護膜が前記ヒータを含む表面を覆う請
求項２に記載の熱線式マイクロヒータ。 - 【請求項４】 前記絶縁膜および保護膜が圧縮方向の内
部応力を有する膜であり、前記補強部が引っ張り方向の
内部応力を有する膜からなる請求項２または３に記載の
熱線式マイクロヒータ。 - 【請求項５】 前記補強部が、前記ヒータの加熱部に位
置するようにパターニングされた請求項２乃至請求項４
のいずれかに記載の熱線式マイクロヒータ。 - 【請求項６】 前記絶縁膜および保護膜がＳiＯ2から成
り、前記補強部がＳi3Ｎ4から成る請求項２乃至請求項
５のいずれかに記載の熱線式マイクロヒータ。 - 【請求項７】 基板に形成した張出部上にヒータを形成
した請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の熱線式マ
イクロヒータ。 - 【請求項８】 前記張出部が架橋構造である請求項７に
記載の熱線式マイクロヒータ。 - 【請求項９】 前記張出部が片持梁構造である請求項７
に記載の熱線式マイクロヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10168302A JP2000002571A (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 熱線式マイクロヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10168302A JP2000002571A (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 熱線式マイクロヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000002571A true JP2000002571A (ja) | 2000-01-07 |
Family
ID=15865509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10168302A Pending JP2000002571A (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 熱線式マイクロヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000002571A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030017151A (ko) * | 2001-08-24 | 2003-03-03 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 단열공동에 부착된 스트레인 게이지를 이용한 유동 벽전단응력 측정 센서 |
| JP2004241398A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-08-26 | Denso Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| EP1531651A2 (en) * | 2003-11-11 | 2005-05-18 | Olympus Corporation | Heating device |
| KR100626763B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2006-09-22 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 감열식 유량센서 |
| WO2006100855A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Hitachi, Ltd. | 熱式流量計測装置 |
| EP1688714A3 (en) * | 2005-02-07 | 2006-10-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Micro-heater and sensor |
| EP1882912A2 (en) * | 2006-07-24 | 2008-01-30 | Hitachi, Ltd. | Thermal gas flow sensor |
| JP2010288249A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-12-24 | Seiko Epson Corp | 圧電デバイス |
| JP2013105294A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Azbil Corp | ガス警報機 |
| WO2019215981A1 (ja) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式センサ装置 |
-
1998
- 1998-06-16 JP JP10168302A patent/JP2000002571A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100626763B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2006-09-22 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 감열식 유량센서 |
| KR20030017151A (ko) * | 2001-08-24 | 2003-03-03 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 단열공동에 부착된 스트레인 게이지를 이용한 유동 벽전단응력 측정 센서 |
| JP2004241398A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-08-26 | Denso Corp | 半導体センサ及びその製造方法 |
| JP4736307B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2011-07-27 | 株式会社デンソー | 半導体センサの製造方法 |
| EP1531651A2 (en) * | 2003-11-11 | 2005-05-18 | Olympus Corporation | Heating device |
| EP1531651A3 (en) * | 2003-11-11 | 2005-06-22 | Olympus Corporation | Heating device |
| EP1688714A3 (en) * | 2005-02-07 | 2006-10-18 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Micro-heater and sensor |
| US7487675B2 (en) | 2005-02-07 | 2009-02-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Micro-heater and sensor |
| US7721599B2 (en) | 2005-03-18 | 2010-05-25 | Hitachi, Ltd. | Reduced resistance thermal flow measurement device |
| WO2006100855A1 (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Hitachi, Ltd. | 熱式流量計測装置 |
| JP2006258678A (ja) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Hitachi Ltd | 熱式流量計測装置 |
| EP1882912A2 (en) * | 2006-07-24 | 2008-01-30 | Hitachi, Ltd. | Thermal gas flow sensor |
| EP1882912A3 (en) * | 2006-07-24 | 2008-12-31 | Hitachi, Ltd. | Thermal gas flow sensor |
| JP2010288249A (ja) * | 2009-05-14 | 2010-12-24 | Seiko Epson Corp | 圧電デバイス |
| JP2014003677A (ja) * | 2009-05-14 | 2014-01-09 | Seiko Epson Corp | 圧電デバイス |
| JP2013105294A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Azbil Corp | ガス警報機 |
| WO2019215981A1 (ja) * | 2018-05-08 | 2019-11-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式センサ装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100942439B1 (ko) | 마이크로 가스센서 및 제조방법 | |
| KR100812996B1 (ko) | 마이크로 가스 센서 및 그 제조방법 | |
| JPH10148624A (ja) | 化学抵抗ガスマイクロセンサを含む半導体集積回路装置及びその製造方法 | |
| TW201226895A (en) | Gas sensor and manufacture method thereof | |
| JPS6323500B2 (ja) | ||
| JP2000002571A (ja) | 熱線式マイクロヒータ | |
| JPS6136616B2 (ja) | ||
| JPH08278274A (ja) | ガスセンサ及びその製造方法 | |
| JPH0886850A (ja) | 導電性マイクロブリッジの製造方法 | |
| JP3794311B2 (ja) | 薄膜構造部を有するセンサおよびその製造方法 | |
| JP3751801B2 (ja) | 熱型センサ | |
| JPS61191953A (ja) | ガス検出装置 | |
| JP2000249584A (ja) | 熱型センサ | |
| JP3897296B2 (ja) | マイクロセンサおよびその製造方法 | |
| JP3724443B2 (ja) | 薄膜ガスセンサ | |
| JP4653265B2 (ja) | 発熱型薄膜素子センサとその製造方法 | |
| JP2648828B2 (ja) | マイクロヒータ | |
| JPH10221144A (ja) | マイクロヒータ及びその製造方法 | |
| JPH10160698A (ja) | マイクロセンサ | |
| JPH08315969A (ja) | マイクロヒーターとその製造方法及びガスセンサー | |
| JP2001153704A (ja) | フローセンサ | |
| JPH0894398A (ja) | シリコンマイクロセンサ | |
| JPS6060547A (ja) | ガス検出装置 | |
| JPH11191505A (ja) | 発熱型薄膜素子を備えたセンサ及びその製造方法 | |
| JP2005005678A (ja) | 半導体素子および該半導体素子の製造方法 |