JP2001141540A - 質量流量センサー - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも部分的にシリコンにより形成され
ているフレーム、フレームにより保持されている膜、第
一の構造により金属層中に形成されている加熱素子、第
二の構造により金属層中に形成されている少なくとも１
つの温度測定素子からなる質量流量センサーを提供す
る。 【解決手段】 膜２４；２５が、同一の厚さの酸化ケイ
素層４、９、１１により高められた熱伝導度を有する少
なくとも１つの誘電性もしくは絶縁性の適合層１３、１
４、１５、１６、１７、１８、１９を有しており、その
際、該適合層は膜２４、２５の熱伝導度の適合のために
役立つ。 【効果】 従来の質量流量センサーと比較して改善され
た膜安定性を有する質量流量センサーが得られる。
ているフレーム、フレームにより保持されている膜、第
一の構造により金属層中に形成されている加熱素子、第
二の構造により金属層中に形成されている少なくとも１
つの温度測定素子からなる質量流量センサーを提供す
る。 【解決手段】 膜２４；２５が、同一の厚さの酸化ケイ
素層４、９、１１により高められた熱伝導度を有する少
なくとも１つの誘電性もしくは絶縁性の適合層１３、１
４、１５、１６、１７、１８、１９を有しており、その
際、該適合層は膜２４、２５の熱伝導度の適合のために
役立つ。 【効果】 従来の質量流量センサーと比較して改善され
た膜安定性を有する質量流量センサーが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、図１に記載されて
いる、少なくとも部分的にシリコンにより形成されてい
るフレーム、フレームにより保持されている膜、第一の
構造により金属層中に形成されている加熱素子、第二の
構造により金属層中に形成されている少なくとも１つの
温度測定素子からなる質量流量センサーに関する。
いる、少なくとも部分的にシリコンにより形成されてい
るフレーム、フレームにより保持されている膜、第一の
構造により金属層中に形成されている加熱素子、第二の
構造により金属層中に形成されている少なくとも１つの
温度測定素子からなる質量流量センサーに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】改善された膜安定性を
有する質量流量センサーを提供する。
有する質量流量センサーを提供する。
【０００３】
【課題を解決するための手段】本発明により、膜中で１
つ以上の、有利には誘電性もしくは絶縁性の適合層を使
用することにより、該膜を機械的により安定したものに
することが可能になる。これは公知の膜に対して総じて
より厚い膜に基づくか、および／または公知の膜と同一
の膜厚においてより高い機械的安定性を有する本発明に
よる膜の層序に基づく。本発明による膜は公知の膜に対
して、同一もしくはより厚い全膜厚での高い機械的安定
性にもかかわらず、本発明による膜は本発明による適合
層もしくは本発明による複数の適合層に基づいて、公知
の膜に相応するか、またはそれを上回る熱伝導度を有す
る。本発明による措置により、公知の質量流量センサー
よりも機械的に安定しており、かつそれにもかかわら
ず、少なくとも公知の質量流量センサーに相応する応答
時間を有する質量流量センサーを製造することが可能で
ある。
つ以上の、有利には誘電性もしくは絶縁性の適合層を使
用することにより、該膜を機械的により安定したものに
することが可能になる。これは公知の膜に対して総じて
より厚い膜に基づくか、および／または公知の膜と同一
の膜厚においてより高い機械的安定性を有する本発明に
よる膜の層序に基づく。本発明による膜は公知の膜に対
して、同一もしくはより厚い全膜厚での高い機械的安定
性にもかかわらず、本発明による膜は本発明による適合
層もしくは本発明による複数の適合層に基づいて、公知
の膜に相応するか、またはそれを上回る熱伝導度を有す
る。本発明による措置により、公知の質量流量センサー
よりも機械的に安定しており、かつそれにもかかわら
ず、少なくとも公知の質量流量センサーに相応する応答
時間を有する質量流量センサーを製造することが可能で
ある。
【０００４】請求項２以降に記載された措置により、請
求項１に記載された質量流量センサーの有利な実施態様
および改善法が可能である。少なくとも１つの適合層が
多結晶シリコンを有している場合には特に有利である。
求項１に記載された質量流量センサーの有利な実施態様
および改善法が可能である。少なくとも１つの適合層が
多結晶シリコンを有している場合には特に有利である。
【０００５】多結晶シリコン、つまりポリシリコンは、
酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素よりも明らかに高い熱伝
導度を有している。つまり多結晶シリコンからなる層
は、同じ膜厚の酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素からなる
層よりも迅速な熱除去を行う。多結晶シリコンもしくは
多結晶シリコンからなる適合層の使用により、本発明に
よる膜の膜厚を公知の膜に対して向上することが可能で
ある。公知の膜の酸化ケイ素層および／または窒化ケイ
素層が、全てまたは部分的に多結晶シリコンからなる層
により代えられている場合、公知の膜に対してより厚い
膜を製造することができ、これは公知の膜の熱伝導度に
相応するか、もしくはそれより高い熱伝導度を有する。
従ってその蓄熱容量が公知の膜の蓄熱容量と同一である
か、もしくはよりわずかである本発明による膜が得ら
れ、このことにより公知の膜に対して本発明による膜の
厚さがより厚いにもかかわらず、少なくとも公知の膜の
電気的特性、例えば特に迅速な応答時間を有している質
量流量センサーを実現することが可能である。
酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素よりも明らかに高い熱伝
導度を有している。つまり多結晶シリコンからなる層
は、同じ膜厚の酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素からなる
層よりも迅速な熱除去を行う。多結晶シリコンもしくは
多結晶シリコンからなる適合層の使用により、本発明に
よる膜の膜厚を公知の膜に対して向上することが可能で
ある。公知の膜の酸化ケイ素層および／または窒化ケイ
素層が、全てまたは部分的に多結晶シリコンからなる層
により代えられている場合、公知の膜に対してより厚い
膜を製造することができ、これは公知の膜の熱伝導度に
相応するか、もしくはそれより高い熱伝導度を有する。
従ってその蓄熱容量が公知の膜の蓄熱容量と同一である
か、もしくはよりわずかである本発明による膜が得ら
れ、このことにより公知の膜に対して本発明による膜の
厚さがより厚いにもかかわらず、少なくとも公知の膜の
電気的特性、例えば特に迅速な応答時間を有している質
量流量センサーを実現することが可能である。
【０００６】さらに酸化ケイ素および窒化ケイ素以外
に、総じていわゆる適合層と呼ばれる別の層が本発明に
よる膜を形成する場合にはさらに有利である。この層も
しくは適合層は酸化ケイ素および窒化ケイ素からなる可
能な適合層以外に、有利には前記のポリシリコン、酸窒
化ケイ素、炭化ケイ素、金属または金属酸化物からなる
層である。金属は例えば白金、チタン、パラジウム、ニ
ッケル、アルミニウム、金、クロム、タングステンまた
はタンタルであってもよい。金属酸化物は例えば酸化チ
タン、酸化アルミニウム、酸化タングステンまたは酸化
タンタルであってもよい。これらは単に本発明を実現す
るためのいくつかの例であると理解するものである。
に、総じていわゆる適合層と呼ばれる別の層が本発明に
よる膜を形成する場合にはさらに有利である。この層も
しくは適合層は酸化ケイ素および窒化ケイ素からなる可
能な適合層以外に、有利には前記のポリシリコン、酸窒
化ケイ素、炭化ケイ素、金属または金属酸化物からなる
層である。金属は例えば白金、チタン、パラジウム、ニ
ッケル、アルミニウム、金、クロム、タングステンまた
はタンタルであってもよい。金属酸化物は例えば酸化チ
タン、酸化アルミニウム、酸化タングステンまたは酸化
タンタルであってもよい。これらは単に本発明を実現す
るためのいくつかの例であると理解するものである。
【０００７】本発明による膜を形成するための前記の材
料は、従来の膜に対してその機械的安定性が向上してい
ることが有利である。さらに該材料は、その異なった熱
伝導度に基づいておよび前記の適合層の適切な層序もし
くは組み合わせにより本発明による膜の平均熱伝導度の
調整を可能にする。有利には前記の膜材料を用いて公知
の膜よりも機械的に安定しており、かつその平均熱伝導
度が少なくとも公知の膜に相応する本発明による膜を形
成する。
料は、従来の膜に対してその機械的安定性が向上してい
ることが有利である。さらに該材料は、その異なった熱
伝導度に基づいておよび前記の適合層の適切な層序もし
くは組み合わせにより本発明による膜の平均熱伝導度の
調整を可能にする。有利には前記の膜材料を用いて公知
の膜よりも機械的に安定しており、かつその平均熱伝導
度が少なくとも公知の膜に相応する本発明による膜を形
成する。
【０００８】本発明を以下で図面に基づいて詳細に説明
するが、該図面は必ずしも縮尺に従っているとは限らな
い。この場合、同一の参照番号は同一もしくは同じ作用
の層もしくは部分を示す。図面は以下のものを示してい
る：図１は、膜を有する公知の半導体−質量流量センサ
ーの断面図を示し、図２は、公知の膜に対して機械的に
より丈夫に構成されている膜を有し、適合層および防湿
層を有する本発明による半導体−質量流量センサーの断
面図を示し、かつ図３は、図２に記載された質量流量セ
ンサーとは異なり、もう１つの適合層を有している本発
明による半導体−質量流量センサーの断面図を示す。
するが、該図面は必ずしも縮尺に従っているとは限らな
い。この場合、同一の参照番号は同一もしくは同じ作用
の層もしくは部分を示す。図面は以下のものを示してい
る：図１は、膜を有する公知の半導体−質量流量センサ
ーの断面図を示し、図２は、公知の膜に対して機械的に
より丈夫に構成されている膜を有し、適合層および防湿
層を有する本発明による半導体−質量流量センサーの断
面図を示し、かつ図３は、図２に記載された質量流量セ
ンサーとは異なり、もう１つの適合層を有している本発
明による半導体−質量流量センサーの断面図を示す。
【０００９】
【実施例】図１に記載された質量流量センサー１は、フ
レーム６、空気流の測定のために有利に使用される、フ
レーム６上に配置された膜２３、および膜２３中に配置
された金属層、有利には白金層１０を有している。
レーム６、空気流の測定のために有利に使用される、フ
レーム６上に配置された膜２３、および膜２３中に配置
された金属層、有利には白金層１０を有している。
【００１０】図１に記載されている公知の質量流量セン
サー１を製造するために、（１００）−配向を有するシ
リコン基板を、例えば横型オーブン中で公知の方法でそ
の表面に酸素を供給することにより酸化し、その際、シ
リコン基板２の下方には酸化ケイ素層３およびシリコン
基板２の上方には酸化ケイ素層４が生じる。
サー１を製造するために、（１００）−配向を有するシ
リコン基板を、例えば横型オーブン中で公知の方法でそ
の表面に酸素を供給することにより酸化し、その際、シ
リコン基板２の下方には酸化ケイ素層３およびシリコン
基板２の上方には酸化ケイ素層４が生じる。
【００１１】シリコン基板２、下方の酸化ケイ素層３お
よび上方の酸化ケイ素層４からなる層系の上側および下
側に窒化ケイ素層７および窒化ケイ素層８が堆積する。
窒化ケイ素層７および８は、公知の膜２３の場合、いわ
ゆる「化学蒸着法(ChemicalVapor Deposition)」（ＣＶ
Ｄ）により、さらに正確に言うならばいわゆる「減圧化
学蒸着法(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition)」
（ＬＰＣＶＤ）により生じる。
よび上方の酸化ケイ素層４からなる層系の上側および下
側に窒化ケイ素層７および窒化ケイ素層８が堆積する。
窒化ケイ素層７および８は、公知の膜２３の場合、いわ
ゆる「化学蒸着法(ChemicalVapor Deposition)」（ＣＶ
Ｄ）により、さらに正確に言うならばいわゆる「減圧化
学蒸着法(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition)」
（ＬＰＣＶＤ）により生じる。
【００１２】下側および上側に窒化ケイ素層を適用した
後で、フレーム６の上方に存在する窒化ケイ素層８の表
面を酸化ケイ素層に変える。これらの酸化ケイ素層を以
下ではリオキシド層(Reoxidschicht)９と呼ぶが、これ
はリオキシド層９を充分に被覆する白金層１０のための
土台を形成する。
後で、フレーム６の上方に存在する窒化ケイ素層８の表
面を酸化ケイ素層に変える。これらの酸化ケイ素層を以
下ではリオキシド層(Reoxidschicht)９と呼ぶが、これ
はリオキシド層９を充分に被覆する白金層１０のための
土台を形成する。
【００１３】白金層１０中に公知の方法で電気的に相互
に絶縁された構造（図示せず）がエッチングにより生じ
る。電気的な接続を製造するためにそれぞれ２つの接続
（図示せず）を備えた構造は、質量流量センサーの製造
のために少なくとも１つの加熱素子（図示せず）および
２つの温度測定素子（図示せず）を形成し、ここから有
利には１つは加熱素子の左側に、および１つは加熱素子
の右側に配置されている。
に絶縁された構造（図示せず）がエッチングにより生じ
る。電気的な接続を製造するためにそれぞれ２つの接続
（図示せず）を備えた構造は、質量流量センサーの製造
のために少なくとも１つの加熱素子（図示せず）および
２つの温度測定素子（図示せず）を形成し、ここから有
利には１つは加熱素子の左側に、および１つは加熱素子
の右側に配置されている。
【００１４】以下で白金層１０は別のＣＶＤ−プロセス
工程の範囲で酸化ケイ素層１１を有する。酸化ケイ素層
１１の形成のためのＣＶＤプロセス工程の場合、有利に
はいわゆる「プラズマＣＶＤ(Plasma-Enhanced Chemica
l Vapor Deposition」法（ＰＥＣＶＤ）を使用する。Ｐ
ＥＣＶＤ法は公知であり、かつ従ってここで詳細に説明
する必要はない。ＰＥＣＶＤ法を使用する場合、わずか
な成長速度も再現可能であるように調節できることが有
利である。
工程の範囲で酸化ケイ素層１１を有する。酸化ケイ素層
１１の形成のためのＣＶＤプロセス工程の場合、有利に
はいわゆる「プラズマＣＶＤ(Plasma-Enhanced Chemica
l Vapor Deposition」法（ＰＥＣＶＤ）を使用する。Ｐ
ＥＣＶＤ法は公知であり、かつ従ってここで詳細に説明
する必要はない。ＰＥＣＶＤ法を使用する場合、わずか
な成長速度も再現可能であるように調節できることが有
利である。
【００１５】酸化ケイ素層１１による白金層１０の被覆
後に、白金層１０中に設置された構造が加熱素子あるい
は１つもしくは複数の温度測定素子の形成のために電気
的に接触可能であるように酸化ケイ素層１１をエッチン
グする。相応するエッチホールを酸化ケイ素層１１中に
製造した後で、公知の方法によりアルミニウムコンタク
ト接続を作るが、このうち例えば白金層１０中の構造に
接触し、かつ外部で質量流量センサー１の電気的な接続
のために役立つ唯一のアルミニウム−コンタクト接続１
２のみが図１に記載されている。
後に、白金層１０中に設置された構造が加熱素子あるい
は１つもしくは複数の温度測定素子の形成のために電気
的に接触可能であるように酸化ケイ素層１１をエッチン
グする。相応するエッチホールを酸化ケイ素層１１中に
製造した後で、公知の方法によりアルミニウムコンタク
ト接続を作るが、このうち例えば白金層１０中の構造に
接触し、かつ外部で質量流量センサー１の電気的な接続
のために役立つ唯一のアルミニウム−コンタクト接続１
２のみが図１に記載されている。
【００１６】シリコン基板２および酸化ケイ素層３およ
び４から生じる層系を今度は有利には水酸化カリウム
（ＫＯＨ）を用いて、ＫＯＨの異なったエッチング速度
に基づいてシリコンの［１００］−および［１１１］−
結晶方向で膜の方へ向かって先が次第に細くなる切頭角
錐で、台形の断面を有する切欠５をシリコン基板２中に
形成し、このことによりフレーム６が生じ、かつ膜２３
が形成される。
び４から生じる層系を今度は有利には水酸化カリウム
（ＫＯＨ）を用いて、ＫＯＨの異なったエッチング速度
に基づいてシリコンの［１００］−および［１１１］−
結晶方向で膜の方へ向かって先が次第に細くなる切頭角
錐で、台形の断面を有する切欠５をシリコン基板２中に
形成し、このことによりフレーム６が生じ、かつ膜２３
が形成される。
【００１７】図１の質量流量センサー１ならびにその他
の図に記載されている本発明による質量流量センサーは
一般に、内燃機関に供給される空気量およびその流れ方
向を測定するために内燃機関の吸入管中で使用される。
内燃機関に供給される空気はしばしば粒子を有している
ので、該粒子は質量流量センサー１もしくは膜２３に衝
突し、かつ膜２３を破壊する。この問題に対処するため
に図２および３に記載されている本発明による質量流量
センサー２００および３００はそれぞれ膜２４および２
５を有しており、これらの膜は図１の公知の質量流量セ
ンサー１の膜２３よりも丈夫である。
の図に記載されている本発明による質量流量センサーは
一般に、内燃機関に供給される空気量およびその流れ方
向を測定するために内燃機関の吸入管中で使用される。
内燃機関に供給される空気はしばしば粒子を有している
ので、該粒子は質量流量センサー１もしくは膜２３に衝
突し、かつ膜２３を破壊する。この問題に対処するため
に図２および３に記載されている本発明による質量流量
センサー２００および３００はそれぞれ膜２４および２
５を有しており、これらの膜は図１の公知の質量流量セ
ンサー１の膜２３よりも丈夫である。
【００１８】前記の粒子による衝撃に対する充分な強固
さは、特に本発明によりその全膜厚が公知の膜２３の全
膜厚よりも厚い膜を形成する場合に達成することがで
き、かつこのことにより本発明による膜の充分な機械的
安定性を達成し、かつ膜の破損を防止する。
さは、特に本発明によりその全膜厚が公知の膜２３の全
膜厚よりも厚い膜を形成する場合に達成することがで
き、かつこのことにより本発明による膜の充分な機械的
安定性を達成し、かつ膜の破損を防止する。
【００１９】しかし本発明による膜の全膜厚は膜もしく
は全センサーの具体的な層系に依存して選択することが
できることが理解される。つまり本発明による膜の全膜
厚は、具体的な層系が膜を形成する層のその配置および
／またはその組成に基づいて粒子による前記の衝撃に対
する充分な機械的安定性を有しているならば、公知の膜
と同一の厚さであるか、またはより薄くてもよい。
は全センサーの具体的な層系に依存して選択することが
できることが理解される。つまり本発明による膜の全膜
厚は、具体的な層系が膜を形成する層のその配置および
／またはその組成に基づいて粒子による前記の衝撃に対
する充分な機械的安定性を有しているならば、公知の膜
と同一の厚さであるか、またはより薄くてもよい。
【００２０】本発明による膜の層序もしくはその厚さの
具体的な形態は通例もちろん、その中に質量流量センサ
ーが導入されるべき吸入管における支配的で具体的な物
理的条件に対応する。
具体的な形態は通例もちろん、その中に質量流量センサ
ーが導入されるべき吸入管における支配的で具体的な物
理的条件に対応する。
【００２１】しかし膜の蓄熱容量は、全膜厚を単純に増
大する場合に、熱伝導性のわずかな層、例えば酸化ケイ
素により増加することは特に重要である。この状況は、
公知の膜が単に「ふくらんだ」膜である応答時間に対し
て不利な影響を有している、つまりこのような膜は不活
性なセンサーにつながる。
大する場合に、熱伝導性のわずかな層、例えば酸化ケイ
素により増加することは特に重要である。この状況は、
公知の膜が単に「ふくらんだ」膜である応答時間に対し
て不利な影響を有している、つまりこのような膜は不活
性なセンサーにつながる。
【００２２】この欠点を克服するための本発明の重要な
側面は、公知の膜の酸化ケイ素層および／または窒化ケ
イ素層の１種以上が完全に、または部分的に１種以上の
いわゆる適合層により代えられるということにある。
側面は、公知の膜の酸化ケイ素層および／または窒化ケ
イ素層の１種以上が完全に、または部分的に１種以上の
いわゆる適合層により代えられるということにある。
【００２３】有利には酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化
ケイ素、ポリシリコン、炭化ケイ素、１種以上の金属お
よび／または１種以上の金属酸化物からなるか、これら
を含有する１つ以上の層を有している１つの適合層もし
くは複数の適合層が配置されている。金属とは例えば白
金、チタン、アルミニウム、クロム、金、パラジウム、
ニッケル、タングステンまたはタンタルであり、かつ金
属酸化物とは酸化チタン、酸化タンタル、酸化タングス
テンまたは酸化アルミニウムである。
ケイ素、ポリシリコン、炭化ケイ素、１種以上の金属お
よび／または１種以上の金属酸化物からなるか、これら
を含有する１つ以上の層を有している１つの適合層もし
くは複数の適合層が配置されている。金属とは例えば白
金、チタン、アルミニウム、クロム、金、パラジウム、
ニッケル、タングステンまたはタンタルであり、かつ金
属酸化物とは酸化チタン、酸化タンタル、酸化タングス
テンまたは酸化アルミニウムである。
【００２４】本発明によればこのような層を適切に選択
することにより、および／または層の順序を適切に選択
することにより公知の膜２３の１つはより厚く、および
／または粒子の衝突に対して丈夫な膜となり、これは公
知の膜２３と同一かまたはより高い熱伝導率を充分に有
している。本発明の場合、有利には公知の膜の「膜厚の
増大(Aufdickung)」は主としてまたは完全に白金層の下
で行われる。このことにより例えばテンパリングによる
複合層のコンディショニングは、白金のコンディショニ
ングとは無関係に行うことができる。従って白金の抵抗
の温度係数は、複合層のテンパリング条件から影響を受
けない。
することにより、および／または層の順序を適切に選択
することにより公知の膜２３の１つはより厚く、および
／または粒子の衝突に対して丈夫な膜となり、これは公
知の膜２３と同一かまたはより高い熱伝導率を充分に有
している。本発明の場合、有利には公知の膜の「膜厚の
増大(Aufdickung)」は主としてまたは完全に白金層の下
で行われる。このことにより例えばテンパリングによる
複合層のコンディショニングは、白金のコンディショニ
ングとは無関係に行うことができる。従って白金の抵抗
の温度係数は、複合層のテンパリング条件から影響を受
けない。
【００２５】図２は本発明による質量流量センサー２０
０を示しており、そのフレーム６、酸化ケイ素層４、Ｌ
ＰＣＶＤ−窒化ケイ素層８、白金層１０およびアルミニ
ウムコンタクト接続１２は、図１の公知の質量流量セン
サーのものに相応する。
０を示しており、そのフレーム６、酸化ケイ素層４、Ｌ
ＰＣＶＤ−窒化ケイ素層８、白金層１０およびアルミニ
ウムコンタクト接続１２は、図１の公知の質量流量セン
サーのものに相応する。
【００２６】図２に記載されている、図１とは異なる膜
２４を有している本発明による質量流量センサーは、窒
化ケイ素層８の上に第一のＰＥＣＶＤ窒化ケイ素層１３
が析出する。質量流量センサー１の上側の方向へ次の層
が連続する：第一のＰＥＣＶＤ酸化ケイ素層１４、第二
のＰＥＣＶＤ窒化ケイ素層１５、第二のＰＥＣＶＤ酸化
ケイ素層１６、白金層１０、第三のＰＥＣＶＤ酸化ケイ
素層１７および図２の質量流量センサー２００の被覆層
および防湿層を形成する最後の第三のＰＥＣＶＤ窒化ケ
イ素層１８。
２４を有している本発明による質量流量センサーは、窒
化ケイ素層８の上に第一のＰＥＣＶＤ窒化ケイ素層１３
が析出する。質量流量センサー１の上側の方向へ次の層
が連続する：第一のＰＥＣＶＤ酸化ケイ素層１４、第二
のＰＥＣＶＤ窒化ケイ素層１５、第二のＰＥＣＶＤ酸化
ケイ素層１６、白金層１０、第三のＰＥＣＶＤ酸化ケイ
素層１７および図２の質量流量センサー２００の被覆層
および防湿層を形成する最後の第三のＰＥＣＶＤ窒化ケ
イ素層１８。
【００２７】図２中に記載された本発明による膜２４の
前記の層の順序は本発明の多数の可能な実施態様のため
の単なる例であるが、これにより図１に記載されている
公知の膜の機械的安定性が高められ、その際、同時に熱
伝導率の調整が可能である。最上部の層もしくは被覆層
として配置されている窒化ケイ素層１８は、さらに図２
に記載された膜２４の極めて良好な湿度安定性を可能に
し、かつ水分、例えば特に図２の質量流量センサーがそ
の中に配置されうる吸入管中の空気湿度のような湿度が
膜へと侵入し、このことにより膜の機械的安定性ならび
にその電気的な特性に対して不利な影響を有することを
効果的に防止する。
前記の層の順序は本発明の多数の可能な実施態様のため
の単なる例であるが、これにより図１に記載されている
公知の膜の機械的安定性が高められ、その際、同時に熱
伝導率の調整が可能である。最上部の層もしくは被覆層
として配置されている窒化ケイ素層１８は、さらに図２
に記載された膜２４の極めて良好な湿度安定性を可能に
し、かつ水分、例えば特に図２の質量流量センサーがそ
の中に配置されうる吸入管中の空気湿度のような湿度が
膜へと侵入し、このことにより膜の機械的安定性ならび
にその電気的な特性に対して不利な影響を有することを
効果的に防止する。
【００２８】図３は、本発明による質量流量センサー３
００を示しており、これは図２に記載されている質量流
量センサーとは異なってポリシリコン層１９を有してい
る。酸化ケイ素−および窒化ケイ素−適合層以外のもう
１つのいわゆる適合層である該ポリシリコン層１９は、
図３に記載された膜２５中でＬＰＣＶＤ窒化ケイ素層８
および第一のＰＥＣＶＤ−ニトリド層１３との間に配置
されている。
００を示しており、これは図２に記載されている質量流
量センサーとは異なってポリシリコン層１９を有してい
る。酸化ケイ素−および窒化ケイ素−適合層以外のもう
１つのいわゆる適合層である該ポリシリコン層１９は、
図３に記載された膜２５中でＬＰＣＶＤ窒化ケイ素層８
および第一のＰＥＣＶＤ−ニトリド層１３との間に配置
されている。
【００２９】ポリシリコンもしくはポリシリコン層１９
は、同一の膜厚で明らかに酸化ケイ素または窒化ケイ素
より高い熱伝導度を有しており、かつ比較的わずかな蓄
熱容量の増加で膜の「膜厚の増大」を可能にする。
は、同一の膜厚で明らかに酸化ケイ素または窒化ケイ素
より高い熱伝導度を有しており、かつ比較的わずかな蓄
熱容量の増加で膜の「膜厚の増大」を可能にする。
【００３０】ＫＯＨエッチングの際のエッチストップ層
として有利にはＫＯＨにより侵食されないＬＰＣＶＤ窒
化ケイ素層を使用する。ＬＰＣＶＤ−窒化ケイ素層は直
接シリコン基板上に堆積させるか、あるいはまたより良
好なストレス減結合のために、予め作られた酸化ケイ素
層上に堆積させることができる。あるいはＬＰＣＶＤ−
窒化ケイ素層の代わりに別のＫＯＨ安定性の層、例えば
酸窒化ケイ素、炭化ケイ素またはこの目的のために公知
の特定の金属を使用することもできる。
として有利にはＫＯＨにより侵食されないＬＰＣＶＤ窒
化ケイ素層を使用する。ＬＰＣＶＤ−窒化ケイ素層は直
接シリコン基板上に堆積させるか、あるいはまたより良
好なストレス減結合のために、予め作られた酸化ケイ素
層上に堆積させることができる。あるいはＬＰＣＶＤ−
窒化ケイ素層の代わりに別のＫＯＨ安定性の層、例えば
酸窒化ケイ素、炭化ケイ素またはこの目的のために公知
の特定の金属を使用することもできる。
【００３１】湿度安定性ＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層１８
の代わりに被覆層として本発明による質量流量センサー
２００および３００上に、炭化ケイ素層を使用すること
もできる。同様にこのような被覆層を耐薬品性の金属、
例えば白金、金などにより、または金属酸化物により形
成することも考えられる。
の代わりに被覆層として本発明による質量流量センサー
２００および３００上に、炭化ケイ素層を使用すること
もできる。同様にこのような被覆層を耐薬品性の金属、
例えば白金、金などにより、または金属酸化物により形
成することも考えられる。
【００３２】本発明の別の有利な実施態様（記載せず）
では図２および図３の膜２４および２５の窒化ケイ素層
をＬＰＣＶＤではなく、ＰＥＣＶＤにより製造すること
が考えられる。
では図２および図３の膜２４および２５の窒化ケイ素層
をＬＰＣＶＤではなく、ＰＥＣＶＤにより製造すること
が考えられる。
【図１】公知の質量流量センサーを示す図。
【図２】本発明による質量流量センサーを示す図。
【図３】本発明による質量流量センサーを示す図。
１ 質量流量センサー、 ２ シリコン基板、 ３ 酸
化ケイ素層、 ４ 酸化ケイ素層、 ５ 切欠、 ６
フレーム、 ７ 窒化ケイ素層、 ８ ＬＰＣＶＤ −
窒化ケイ素層、 ９ リオキシド層、 １０ 白金層、
１１ 酸化ケイ素層、 １２ アルミニウムコンタク
ト接続、 １３ 第一のＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層、
１４ 第一のＰＥＣＶＤ−酸化ケイ素層、 １５ 第二
のＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層、 １６ 第二のＰＥＣＶ
Ｄ−酸化ケイ素層、 １７ 第三のＰＥＣＶＤ−酸化ケ
イ素層、 １８ 第三のＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層、
１９ ポリシリコン層、 ２３ 膜、 ２４ 膜、 ２
５ 膜、 ２００ 質量流量センサー、 ３００ 質量
流量センサー
化ケイ素層、 ４ 酸化ケイ素層、 ５ 切欠、 ６
フレーム、 ７ 窒化ケイ素層、 ８ ＬＰＣＶＤ −
窒化ケイ素層、 ９ リオキシド層、 １０ 白金層、
１１ 酸化ケイ素層、 １２ アルミニウムコンタク
ト接続、 １３ 第一のＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層、
１４ 第一のＰＥＣＶＤ−酸化ケイ素層、 １５ 第二
のＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層、 １６ 第二のＰＥＣＶ
Ｄ−酸化ケイ素層、 １７ 第三のＰＥＣＶＤ−酸化ケ
イ素層、 １８ 第三のＰＥＣＶＤ−窒化ケイ素層、
１９ ポリシリコン層、 ２３ 膜、 ２４ 膜、 ２
５ 膜、 ２００ 質量流量センサー、 ３００ 質量
流量センサー
フロントページの続き (72)発明者 ヘリベルト ウェーバー ドイツ連邦共和国 ニュルティンゲン イ ム ヘーフラー 28
Claims (10)
- 【請求項１】 以下のもの：少なくとも部分的にシリコ
ン（２）により形成されているフレーム（６）、フレー
ム（６）により保持されている膜（２３；２４；２
５）、フレーム（６）の上方に配置されている金属層
（１０）、第一の構造により金属層中に形成されている
加熱素子、第二の構造により金属層中に形成されている
少なくとも１つの温度測定素子からなる質量流量センサ
ー（１；２００；３００）において、膜（２４；２５）
が、同一の厚さの酸化ケイ素層（４、９、１１）により
高められた熱伝導度を有する少なくとも１つの誘電性も
しくは絶縁性の適合層（１３、１４、１５、１６、１
７、１８、１９）を有しており、その際、該適合層は膜
（２４、２５）の熱伝導度の適合のために役立つもので
あることを特徴とする、質量流量センサー。 - 【請求項２】 少なくとも１つの適合層（１３、１５、
１８；１４、１６、１７）が窒化ケイ素または酸化ケイ
素を有している、請求項１記載の質量流量センサー。 - 【請求項３】 少なくとも１つの適合層（１３、１４、
１５、１６、１７、１８）がＰＥＣＶＤにより形成され
ている、請求項１または２記載の質量流量センサー。 - 【請求項４】 少なくとも１つの適合層（１９）が、多
結晶シリコン、酸窒化ケイ素、炭化ケイ素、１種以上の
金属または１種以上の金属酸化物を有している、請求項
１から３までのいずれか１項記載の質量流量センサー。 - 【請求項５】 金属が白金、チタン、パラジウム、ニッ
ケル、タングステン、アルミニウム、金、クロムまたは
タンタルである、請求項４記載の質量流量センサー。 - 【請求項６】 金属酸化物の１つが酸化チタン、酸化ア
ルミニウム、酸化タングステンまたは酸化タンタルであ
る、請求項４または５記載の質量流量センサー。 - 【請求項７】 少なくとも１つの適合層（１８）が、膜
（２４；２５）の被覆層を形成する、請求項１から６ま
でのいずれか１項記載の質量流量センサー。 - 【請求項８】 被覆層（１８）が、窒化ケイ素を有して
いる、請求項７記載の質量流量センサー。 - 【請求項９】 被覆層（１８）が、炭化ケイ素を有して
いる、請求項７または８記載の質量流量センサー。 - 【請求項１０】 被覆層（１８）がＰＥＣＶＤ、ＬＰＣ
ＶＤまたはその他のＣＶＤ法により形成されている、請
求項７から９までのいずれか１項記載の質量流量センサ
ー。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19951595.6 | 1999-10-27 | ||
| DE19951595A DE19951595A1 (de) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Massenflusssensor mit verbesserter Membranstabilität und einstellbarer Wärmeleitfähigkeit der Membran |
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|---|---|
| JP2001141540A true JP2001141540A (ja) | 2001-05-25 |
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ID=7926954
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000324317A Pending JP2001141540A (ja) | 1999-10-27 | 2000-10-24 | 質量流量センサー |
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|---|---|
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| US7363810B2 (en) | 2003-04-16 | 2008-04-29 | Fujikin Incorporated | Corrosion resistant metal made thermal type mass flow rate sensor and a fluid supply device using the same |
| US7654137B2 (en) | 2004-02-24 | 2010-02-02 | Fujikin Incorporated | Corrosion-resistant metal made sensor for fluid and a fluid supply device for which the sensor is employed |
| JP2010133897A (ja) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 熱式流体流量センサおよびその製造方法 |
| WO2013136856A1 (ja) * | 2012-03-14 | 2013-09-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流体流量センサおよびその製造方法 |
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| US6871537B1 (en) * | 2003-11-15 | 2005-03-29 | Honeywell International Inc. | Liquid flow sensor thermal interface methods and systems |
| JP4966526B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2012-07-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量センサ |
| GB0720905D0 (en) * | 2007-10-25 | 2007-12-05 | Cambridge Entpr Ltd | Shear stress sensors |
| JP2010038905A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-02-18 | Denso Corp | センサ装置 |
| JP5982398B2 (ja) * | 2011-11-28 | 2016-08-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式空気流量センサ |
| DE102017206812A1 (de) | 2017-04-24 | 2018-10-25 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanische Massenflusssensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren |
| US12013270B2 (en) | 2021-02-25 | 2024-06-18 | Flusso Limited | Flow sensor |
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| US5237867A (en) * | 1990-06-29 | 1993-08-24 | Siemens Automotive L.P. | Thin-film air flow sensor using temperature-biasing resistive element |
| US5464966A (en) * | 1992-10-26 | 1995-11-07 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Micro-hotplate devices and methods for their fabrication |
| US5393351A (en) * | 1993-01-13 | 1995-02-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Multilayer film multijunction thermal converters |
| US5818071A (en) * | 1995-02-02 | 1998-10-06 | Dow Corning Corporation | Silicon carbide metal diffusion barrier layer |
| DE19527861B4 (de) * | 1995-07-29 | 2010-09-30 | Robert Bosch Gmbh | Massenflusssensor sowie Verfahren zur Herstellung |
| DE19601791A1 (de) * | 1996-01-19 | 1997-07-24 | Bosch Gmbh Robert | Sensor mit einer Membran und Verfahren zur Herstellung eines Sensors mit einer Membran |
| DE29706587U1 (de) * | 1997-04-14 | 1998-08-13 | Hl Planartechnik Gmbh, 44227 Dortmund | Luftmassen-Strömungssensor o.dgl. mit einer Dünnschicht-Widerstandsschicht |
| JP3364115B2 (ja) * | 1997-07-03 | 2003-01-08 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量検出素子 |
| US6110788A (en) * | 1998-09-16 | 2000-08-29 | Micron Technology, Inc. | Surface channel MOS transistors, methods for making the same, and semiconductor devices containing the same |
-
1999
- 1999-10-27 DE DE19951595A patent/DE19951595A1/de not_active Ceased
-
2000
- 2000-10-24 JP JP2000324317A patent/JP2001141540A/ja active Pending
- 2000-10-25 US US09/696,461 patent/US6523403B1/en not_active Expired - Fee Related
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