JP2001165732A - Flow sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
Flow sensor and method of manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を検出
するフローセンサおよびその製造方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a flow sensor for detecting a flow rate of a fluid and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】流体の流量を検出するフローセンサとし
て、半導体基板の空洞部上に薄膜構造のダイアフラムを
形成し、そのダイアフラムにマイクロヒータ（以下、単
にヒータという）および流量検出体を設けるとともに、
半導体基板のダイアフラム以外の領域に流体温度検出体
を設けた構造のものが種々提案されている。ヒータ、流
量検出体および流体温度検出体は、Ｐｔ（白金）などの
抵抗体膜で形成されている。2. Description of the Related Art As a flow sensor for detecting a flow rate of a fluid, a diaphragm having a thin film structure is formed on a cavity of a semiconductor substrate, and a micro heater (hereinafter simply referred to as a heater) and a flow rate detector are provided in the diaphragm.
Various structures having a structure in which a fluid temperature detector is provided in a region other than the diaphragm of a semiconductor substrate have been proposed. The heater, the flow rate detector, and the fluid temperature detector are formed of a resistor film such as Pt (platinum).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このようなフローセン
サにおいては、温度変化に対してできる限り流量検出体
の抵抗値の変化を大きくした方が、ヒータの温度分布を
正確に測定でき、ひいてはフローセンサの精度向上には
望ましい。しかしながら、従来は、ヒータと流量検出体
は同じプロセスで形成されるため、膜厚などは同じにな
っている。In such a flow sensor, it is possible to measure the temperature distribution of the heater more accurately by increasing the change in the resistance value of the flow rate detector as much as possible with respect to the temperature change. It is desirable to improve the accuracy of the sensor. However, conventionally, since the heater and the flow rate detector are formed by the same process, the film thickness and the like are the same.
【０００４】また、特開平４−２５９８２１号公報に
は、ヒータおよび流量検出体を多層膜にすることで、抵
抗値を高めるものが記載されている。しかしながら、こ
のように多層化すると、ヒータでは各層のコンタクト部
分の信頼性が問題となる。また、抵抗値を高くする必要
があるのは、温度変化に対する抵抗値変化で温度を検出
する流量検出体の方である。また、ダイアフラムの薄膜
構造体にヒータと流量検出体を形成する場合、限られた
面積で流量検出体の抵抗値だけを上げることが必要とな
る。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-259821 describes that a heater and a flow rate detector are formed of a multilayer film to increase the resistance value. However, with such a multi-layer structure, the reliability of the contact portion of each layer becomes a problem in the heater. Also, the flow rate detector that needs to increase the resistance value detects the temperature based on the change in the resistance value with respect to the temperature change. Further, when the heater and the flow rate detector are formed on the thin film structure of the diaphragm, it is necessary to increase only the resistance value of the flow rate detector in a limited area.
【０００５】本発明は上記問題に鑑みたもので、流量検
出体を多層膜にすることなく、その抵抗値を高めて、検
出精度のよいフローセンサを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a flow sensor with high detection accuracy by increasing the resistance value of a flow rate detector without using a multilayer film.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、発熱体（４０）の抵抗
体膜よりも流量検出体（３０）の抵抗体膜の方を薄くし
て、流量検出体（３０）の抵抗値を高めた構造にしたこ
とを特徴としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the resistor film of the flow rate detector (30) is thinner than the resistor film of the heating element (40). Thus, the flow rate detector (30) has a structure in which the resistance value is increased.
【０００７】このように流量検出体（３０）の抵抗体膜
を薄くすることで、その断面積が小さくなり、流量検出
体（３０）の抵抗値を高くして、発熱体（４０）の温度
変化を精度良く測定することができる。[0007] By thinning the resistor film of the flow rate detector (30) in this way, its cross-sectional area is reduced, the resistance value of the flow rate detector (30) is increased, and the temperature of the heating element (40) is increased. The change can be accurately measured.
【０００８】請求項２に記載の発明では、流量検出体
（３０）を断面テーパ形状にして、流量検出体（３０）
の抵抗値を高めた構造にしたことを特徴としている。According to the second aspect of the present invention, the flow rate detector (30) is formed to have a tapered cross-section so that the flow rate detector (30) is formed.
Is characterized by having a structure having an increased resistance value.
【０００９】このように流量検出体（３０）を断面テー
パ形状にし流量検出体（３０）の抵抗値を高くすること
で、発熱体（４０）の温度変化を精度良く測定すること
ができる。The temperature change of the heating element (40) can be accurately measured by making the flow rate detector (30) tapered in section and increasing the resistance value of the flow rate detector (30).
【００１０】請求項３に記載の発明では、流量検出体
（３０）の側壁に凹凸をつけて、流量検出体（３０）の
抵抗値を高めた構造にしたことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, the flow rate detector (30) has a structure in which the side wall has irregularities to increase the resistance value of the flow rate detector (30).
【００１１】このように流量検出体（３０）の側壁に凹
凸をつけ流量検出体（３０）の抵抗値を高くすること
で、発熱体（４０）の温度変化を精度良く測定すること
ができる。By making the side wall of the flow rate detector (30) uneven so as to increase the resistance value of the flow rate detector (30), the temperature change of the heating element (40) can be accurately measured.
【００１２】請求項４に記載の発明では、流量検出体
（３０）の材料を発熱体（４０）の材料より抵抗率の大
きい材料として、流量検出体（３０）の抵抗値を高めた
構造にしたことを特徴としている。According to the fourth aspect of the invention, the material of the flow rate detector (30) is made of a material having a higher resistivity than the material of the heating element (40), and the resistance of the flow rate detector (30) is increased. It is characterized by doing.
【００１３】このように流量検出体（３０）の材料を抵
抗率の大きい材料とし流量検出体（３０）の抵抗値を高
くすることで、発熱体（４０）の温度変化を精度良く測
定することができる。By making the material of the flow rate detector (30) high in resistivity and increasing the resistance value of the flow rate detector (30) in this manner, the temperature change of the heating element (40) can be accurately measured. Can be.
【００１４】請求項５に記載の発明では、流量検出体
（３０）の表面をアモルファス（３０ａ）にして、流量
検出体（３０）の抵抗値を高めた構造にしたことを特徴
としている。[0015] The invention according to claim 5 is characterized in that the surface of the flow rate detector (30) is made amorphous (30a) to increase the resistance value of the flow rate detector (30).
【００１５】このように流量検出体（３０）の表面をア
モルファス（３０ａ）にし流量検出体（３０）の抵抗値
を高くすることで、発熱体（４０）の温度変化を精度良
く測定することができる。By making the surface of the flow rate detector (30) amorphous (30a) and increasing the resistance value of the flow rate detector (30) as described above, it is possible to accurately measure the temperature change of the heating element (40). it can.
【００１６】請求項６に記載の発明では、流量検出体
（３０）を凸凹がつけられた下地（１２）の上に形成し
て、流量検出体（３０）の抵抗値を高めた構造にしたこ
とを特徴としている。According to the sixth aspect of the present invention, the flow rate detector (30) is formed on the uneven base (12) to increase the resistance of the flow rate detector (30). It is characterized by:
【００１７】このことにより、流量検出体（３０）の配
線長が長くなり、流量検出体（３０）の抵抗値を高くし
て、発熱体（４０）の温度変化を精度良く測定すること
ができる。As a result, the wiring length of the flow detector (30) becomes longer, the resistance value of the flow detector (30) is increased, and the temperature change of the heating element (40) can be accurately measured. .
【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項２に記
載のフローセンサを適切に製造することができ、請求項
８に記載の発明では、請求項３に記載のフローセンサを
適切に製造することができ、請求項９に記載の発明で
は、請求項５に記載のフローセンサを適切に製造するこ
とができ、請求項１０に記載の発明では、請求項６に記
載のフローセンサを適切に製造することができる。According to the seventh aspect of the invention, the flow sensor according to the second aspect can be appropriately manufactured. In the eighth aspect, the flow sensor according to the third aspect can be appropriately manufactured. According to the ninth aspect, the flow sensor according to the fifth aspect can be appropriately manufactured, and in the tenth aspect, the flow sensor according to the sixth aspect can be appropriately manufactured. Can be manufactured.
【００１９】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。Note that the reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１に、本発明
の第１実施形態にかかるフローセンサの斜視図、図２
に、図１中のＡ−Ａ断面図を示す。(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view of a flow sensor according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
1 shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
【００２１】このフローセンサは、単結晶シリコン等で
形成された半導体基板１の上に、下層絶縁膜となるシリ
コン窒化膜１１およびシリコン酸化膜１２が形成され、
その上に、温度計をなす流体温度検出体２０および流量
検出体（測温体）３０が形成されるとともにヒータ（発
熱体）４０が形成され、さらにその上に、上層絶縁膜と
なるシリコン酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４が形
成された構造となっている。In this flow sensor, a silicon nitride film 11 and a silicon oxide film 12 serving as a lower insulating film are formed on a semiconductor substrate 1 formed of single crystal silicon or the like.
A fluid temperature detector 20 and a flow rate detector (temperature measuring element) 30 forming a thermometer are formed thereon, and a heater (heating element) 40 is formed thereon. Further, a silicon oxide film serving as an upper insulating film is formed thereon. It has a structure in which a film 13 and a silicon nitride film 14 are formed.
【００２２】半導体基板１には、図２に示すように、空
洞部１ａが形成されており、この空洞部１ａ上に薄膜構
造体をなすダイヤフラム１０が形成され、ダイヤフラム
１０に流量検出体３０とヒータ４０とが配置されてい
る。As shown in FIG. 2, a cavity 1a is formed in the semiconductor substrate 1, and a diaphragm 10 forming a thin film structure is formed on the cavity 1a. A heater 40 is provided.
【００２３】流体温度検出体２０、流量検出体３０およ
びヒータ４０は、流体の流れの方向（図１中の白抜き矢
印で示す）に対し、上流側からその順で配置されてお
り、いずれもＰｔなどの配線材料からなる抵抗体膜でパ
ターン形成されている。The fluid temperature detector 20, the flow detector 30 and the heater 40 are arranged in that order from the upstream side in the direction of the flow of the fluid (indicated by the white arrow in FIG. 1). The pattern is formed by a resistor film made of a wiring material such as Pt.
【００２４】流体温度検出体２０は、流体の温度を検出
するもので、ヒータ４０の熱がその温度検出に影響を及
ぼさないようにヒータ４０から十分離隔した位置に配設
されている。ヒータ４０は、流体温度検出体２０で検出
された温度より一定温度高い基準温度になるように、図
示しない制御回路によって制御される。The fluid temperature detector 20 detects the temperature of the fluid, and is disposed at a position sufficiently separated from the heater 40 so that the heat of the heater 40 does not affect the temperature detection. The heater 40 is controlled by a control circuit (not shown) so that the reference temperature is higher than the temperature detected by the fluid temperature detector 20 by a certain temperature.
【００２５】このように構成されたフローセンサにおい
て、流体が流れると、その流体温度が流体温度検出体２
０により計測され、その計測された温度よりも一定温度
高くなるようにヒータ４０が通電制御される。そして、
流体の流れの大きさによってヒータ４０の熱分布が変化
し、その熱分布の変化により流量検出体３０の抵抗値が
変化することで、流量が検出される。In the flow sensor constructed as described above, when a fluid flows, the temperature of the fluid is changed to the fluid temperature detector 2.
The temperature is measured as 0, and the power supply to the heater 40 is controlled so as to be higher than the measured temperature by a certain temperature. And
The heat distribution of the heater 40 changes according to the magnitude of the flow of the fluid, and the flow rate is detected by changing the resistance value of the flow rate detector 30 due to the change in the heat distribution.
【００２６】ここで、この実施形態においては、流量検
出体３０の抵抗体膜が、ヒータ４０および流体温度検出
体２０の抵抗体膜より薄くなるように形成されている。
このように流量検出体３０を薄くすることで、その断面
積が小さくなり、流量検出体３０の抵抗値を、ヒータ４
０および流体温度検出体２０の膜厚と同一にした場合に
比べて高くすることができ、温度変化を精度良く計測す
ることができる。すなわち、流量抵抗体３０の抵抗値だ
けを上げることにより、温度変化による抵抗値変化も大
きくなり、ヒータ４０の温度変化を精度良く測定するこ
とができる。Here, in this embodiment, the resistor film of the flow rate detector 30 is formed to be thinner than the resistor films of the heater 40 and the fluid temperature detector 20.
By thinning the flow rate detector 30 in this manner, its cross-sectional area is reduced, and the resistance value of the flow rate detector 30 is reduced by the heater 4.
It is possible to increase the temperature as compared with the case where the thickness of the fluid temperature detector 20 is equal to 0, and it is possible to accurately measure the temperature change. That is, by increasing only the resistance value of the flow resistor 30, the resistance value change due to the temperature change becomes large, and the temperature change of the heater 40 can be accurately measured.
【００２７】次に、上記したフローセンサの製造方法に
ついて、図３に示す工程図（図１中のＡ−Ａ断面に対応
する図）を参照して順に説明する。 ［図３（ａ）の工程］半導体基板として単結晶のシリコ
ン基板１を用い、その一面（表面）側にシリコン窒化膜
１１をＬＰＣＶＤ法などで形成し、その上にシリコン酸
化膜１２をＣＶＤ法などで形成する。Next, a method of manufacturing the above-described flow sensor will be described in order with reference to a process diagram shown in FIG. 3 (a diagram corresponding to a cross section taken along line AA in FIG. 1). [Step of FIG. 3 (a)] A single crystal silicon substrate 1 is used as a semiconductor substrate, and a silicon nitride film 11 is formed on one surface (front surface) thereof by LPCVD or the like, and a silicon oxide film 12 is formed thereon by CVD. It forms with.
【００２８】このようにシリコン窒化膜１１上にシリコ
ン酸化膜１２を積層することによって、シリコン酸化膜
１１の上に形成される配線材料との密着性を良好にし、
また薄膜構造体を形成した場合に、外側に耐水性のある
シリコン窒化膜１２を配置しているため、薄膜構造体の
耐湿性を向上させることができる。 ［図３（ｂ）の工程］Ｐｔ膜をシリコン窒化膜１２の上
に成膜し、エッチング等により流体温度検出体２０、流
量検出体３０およびヒータ４０をパターン形成する。こ
の場合、流量検出体３０のＰｔ膜が、ヒータ４０および
流体温度検出体２０のＰｔ膜より薄くなるようにパター
ン形成する。By laminating the silicon oxide film 12 on the silicon nitride film 11 in this manner, the adhesion with the wiring material formed on the silicon oxide film 11 is improved,
Further, when the thin film structure is formed, the moisture resistance of the thin film structure can be improved because the water-resistant silicon nitride film 12 is disposed outside. [Step of FIG. 3B] A Pt film is formed on the silicon nitride film 12, and the fluid temperature detector 20, the flow detector 30, and the heater 40 are patterned by etching or the like. In this case, a pattern is formed so that the Pt film of the flow rate detector 30 is thinner than the Pt films of the heater 40 and the fluid temperature detector 20.
【００２９】具体的には、Ｐｔ膜を成膜した後、流量検
出体３０の部分のみエッチング等で薄くし、この後、パ
ターニングを行う。あるいは、Ｐｔ膜を２層に分けて成
膜し、１層目を成膜した後に流量検出体３０の部分のみ
Ｐｔ膜を全部エッチング除去するか２層目を成膜した後
に流量検出体３０の部分のみ半分エッチング除去し、こ
の後、パターニングを行う。このようにすることで、流
量検出体３０のＰｔ膜をヒータ４０および流体温度検出
体２０のＰｔ膜より薄くすることができる。 ［図３（ｃ）の工程］シリコン酸化膜１３を堆積させ
る。この後、図示していないが、流体温度検出体２０、
流量検出体３０およびヒータ４０の電極パッド形成のた
めにシリコン酸化膜１３に開口を形成する。 ［図３（ｄ）の工程］保護膜であるシリコン窒化膜１４
を形成する。その後、図示していないが、流体温度検出
体２０、流量検出体３０およびヒータ４０の電極パッド
形成のためにシリコン窒化膜１４に開口を形成する。 ［図３（ｅ）の工程］シリコン基板１の裏面にマスク材
（例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜）１５
を形成し、エッチングして開口部１６を形成する。 ［図３（ｆ）の工程］シリコン基板１の裏面側をシリコ
ン窒化膜１１が露出するまでエッチングして空洞部１ａ
を形成する。Specifically, after the Pt film is formed, only the flow rate detector 30 is thinned by etching or the like, and thereafter, patterning is performed. Alternatively, the Pt film is divided into two layers, and after the first layer is formed, the Pt film is entirely removed by etching only in the portion of the flow rate detector 30 or the flow rate detector 30 is formed after the second layer is formed. Only half of the portion is removed by etching, and thereafter, patterning is performed. By doing so, the Pt film of the flow rate detector 30 can be made thinner than the Pt film of the heater 40 and the fluid temperature detector 20. [Step of FIG. 3C] A silicon oxide film 13 is deposited. Thereafter, although not shown, the fluid temperature detector 20,
An opening is formed in the silicon oxide film 13 for forming an electrode pad of the flow rate detector 30 and the heater 40. [Step of FIG. 3D] Silicon nitride film 14 as protective film
To form Thereafter, although not shown, openings are formed in the silicon nitride film 14 for forming electrode pads of the fluid temperature detector 20, the flow detector 30, and the heater 40. [Step of FIG. 3E] A mask material (for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film) 15 is formed on the back surface of the silicon substrate 1.
Is formed, and the opening 16 is formed by etching. [Step of FIG. 3 (f)] The back surface side of the silicon substrate 1 is etched until the silicon nitride film 11 is exposed to form a cavity 1a.
To form
【００３０】このようにして、図１、図２に示すフロー
センサを製造することができる。 （第２実施形態）第１実施形態では、流量検出体３０の
Ｐｔ膜をヒータ４０および流体温度検出体２０のＰｔ膜
より薄くして流量検出体３０の抵抗値を高めるものを示
したが、図４に示すように、流量検出体３０を、断面が
テーパ形状になるようにし、断面積を小さくしてその抵
抗値を高めるようにしてもよい。Thus, the flow sensor shown in FIGS. 1 and 2 can be manufactured. (Second Embodiment) In the first embodiment, the Pt film of the flow rate detector 30 is made thinner than the Pt film of the heater 40 and the fluid temperature detector 20 to increase the resistance value of the flow rate detector 30. As shown in FIG. 4, the flow rate detector 30 may have a tapered cross section, a smaller cross sectional area, and a higher resistance value.
【００３１】この場合、テーパ角θは、９０度未満でｔ
ａｎθ＝（配線の膜厚）／（配線の幅の半分）となる角
度以上とする。例えば、配線の膜厚ａ、配線の幅２ｂと
したとき、図５に示すように、ｔａｎθ＝ａ／ｂとなる
角度θをテーパ角とすれば、断面積は１／２となり、流
量検出体３０の配線抵抗値をテーパ形状にしないものに
比べて倍にすることができる。In this case, when the taper angle θ is less than 90 degrees and t
The angle should be equal to or more than anθ = (film thickness of wiring) / (half the width of wiring). For example, assuming that the thickness of the wiring is a and the width of the wiring is 2b, as shown in FIG. 5, if the angle θ at which tan θ = a / b is a taper angle, the cross-sectional area becomes と な り and the flow rate detector The wiring resistance value of No. 30 can be doubled as compared with the case where the wiring resistance value is not tapered.
【００３２】この第２の実施形態では、図３（ｂ）の工
程において、Ｐｔ膜によりパターンを形成するときに、
ヒータ４０および流体温度検出体２０のパターン形成と
流量検出体３０のパターン形成とを別々に行い、流量検
出体３０の形成時にウェットエッチングを行うことで、
流量検出体３０のみ断面をテーパ形状にすることができ
る。 （第３実施形態）また、図６に示すように、流量検出体
３０のパターンの側壁に凹凸をつけて、その抵抗値を高
めるようにしてもよい。この場合、流量検出体３０は、
ヒータ４０に比べて信頼性が劣るが、流量検出体３０は
消費電力を必要としないため、ヒータ４０ほど信頼性が
要求されず、側壁に凹凸をつけた形状にしても何ら問題
はない。In the second embodiment, when the pattern is formed by the Pt film in the step of FIG.
The pattern formation of the heater 40 and the fluid temperature detector 20 and the pattern formation of the flow rate detector 30 are separately performed, and wet etching is performed when the flow rate detector 30 is formed.
The cross section of only the flow detector 30 can be tapered. (Third Embodiment) As shown in FIG. 6, irregularities may be formed on the side wall of the pattern of the flow rate detector 30 to increase the resistance value. In this case, the flow detector 30 is
Although the reliability is inferior to the heater 40, the flow rate detector 30 does not require power consumption, so the reliability is not required as much as that of the heater 40, and there is no problem even if the side wall has irregularities.
【００３３】この第３実施形態では、図３（ｂ）の工程
において、Ｐｔ膜によりパターンを形成するときに、ヒ
ータ４０および流体温度検出体２０のパターン形成と流
量検出体３０のパターン形成とを別々に行い、流量検出
体３０の形成時に、例えばエッチングガスに対し、耐性
のある膜を形成するガスとエッチングガスを交互に流す
ことにより、流量検出体３０の側壁に凹凸をつけること
ができる。 （第４実施形態）また、図７に示すように、流量検出体
３０の表面をアモルファス３０ａとすることで、抵抗値
を高めるようにしてもよい。In the third embodiment, when the pattern is formed by the Pt film in the step of FIG. 3B, the pattern formation of the heater 40 and the fluid temperature detector 20 and the pattern formation of the flow rate detector 30 are performed. This is performed separately, and when forming the flow rate detector 30, for example, a gas that forms a film resistant to an etching gas and an etching gas are alternately flowed, whereby irregularities can be formed on the side wall of the flow rate detector 30. (Fourth Embodiment) Further, as shown in FIG. 7, the surface of the flow rate detector 30 may be made amorphous to increase the resistance value.
【００３４】この第４実施形態では、図３（ｂ）の工程
において、流体温度検出体２０、流量検出体３０および
ヒータ４０をパターン形成した後に、流量検出体３０の
パターンに対してのみイオン注入を行うことで、表面を
アモルファス化することができる。 （第５実施形態）また、流体温度検出体２０の材料と、
流量検出体３０およびヒータ４０の材料を変えて、流体
温度検出体２０の方が抵抗率が高い材料を選ぶことで、
流体温度検出体２０の抵抗値を高めるようにしてもよ
い。In the fourth embodiment, after the fluid temperature detector 20, the flow detector 30, and the heater 40 are patterned in the step of FIG. 3B, ion implantation is performed only on the pattern of the flow detector 30. By performing the above, the surface can be made amorphous. (Fifth Embodiment) Further, the material of the fluid temperature detector 20 is as follows:
By changing the material of the flow rate detector 30 and the heater 40 and selecting a material having a higher resistivity for the fluid temperature detector 20,
The resistance value of the fluid temperature detector 20 may be increased.
【００３５】この第５実施形態では、図３（ｂ）の工程
において、ヒータ４０および流体温度検出体２０のパタ
ーン形成と流量検出体３０のパターン形成とを異なる材
料で別々に行うことで、流体温度検出体２０のみ抵抗率
の高い材料で形成することができる。In the fifth embodiment, in the step of FIG. 3B, the formation of the pattern of the heater 40 and the fluid temperature detector 20 and the formation of the pattern of the flow rate detector 30 are performed separately using different materials. Only the temperature detector 20 can be formed of a material having a high resistivity.
【００３６】（第６実施形態）また、図８に示すよう
に、流量検出体３０の配線パターンの下地に凹凸をつけ
ておき、そこに配線パターンを作ることで、配線長が凹
凸をつけない場合に比べ長くなり、流量検出体３０の抵
抗値を高くすることができる。なお、図８は、図１中の
Ｂ−Ｂ断面を示している。(Sixth Embodiment) Further, as shown in FIG. 8, the wiring pattern of the flow rate detector 30 is provided with irregularities on the base, and the wiring pattern is formed thereon, so that the wiring length does not have irregularities. As compared with the case, the resistance value of the flow rate detector 30 can be increased. FIG. 8 shows a BB cross section in FIG.
【００３７】この第６実施形態の製造方法を、図９に示
す工程図（図１中のＢ−Ｂ断面に対応する図）を参照し
て順に説明する。 ［図９（ａ）の工程］第１実施形態と同様に、シリコン
基板１の表面側にシリコン窒化膜１１を形成し、その上
にシリコン酸化膜１２を形成する。 ［図９（ｂ）の工程］シリコン酸化膜１２のうち流量検
出体３０の配線パターンを形成する箇所をエッチングに
より凹部１２ａを形成する。The manufacturing method according to the sixth embodiment will be described in order with reference to a process chart shown in FIG. 9 (a view corresponding to a cross section taken along line BB in FIG. 1). [Step of FIG. 9 (a)] As in the first embodiment, a silicon nitride film 11 is formed on the surface side of a silicon substrate 1, and a silicon oxide film 12 is formed thereon. [Step of FIG. 9B] A concave portion 12a is formed by etching the portion of the silicon oxide film 12 where the wiring pattern of the flow rate detector 30 is to be formed.
【００３８】ここで、凹凸を形成する場合、シリコン酸
化膜１２のうち流量検出体３０の配線パターンを形成す
る箇所に凸部を形成するように全面エッチングすること
でも形成できるが、ウェハ面内のエッチングむらを考え
ると、凹部１２ａを形成する方が望ましい。 ［図９（ｃ）の工程］Ｐｔ膜をシリコン酸化膜１２の上
に成膜し、エッチング等により流体温度検出体２０、流
量検出体３０およびヒータ４０をパターン形成する。こ
のとき、流量検出体３０の配線パターンの下地に凹凸が
ついているため、流量検出体３０の配線のみ凹凸形状に
形成され、平らな面に形成した場合に比べて配線が長く
なる。このため、流量検出体３０の抵抗値を高くするこ
とができる。Here, when the unevenness is formed, it can also be formed by etching the entire surface of the silicon oxide film 12 so as to form a convex portion at a position where the wiring pattern of the flow rate detector 30 is formed. Considering the etching unevenness, it is desirable to form the concave portion 12a. [Step of FIG. 9C] A Pt film is formed on the silicon oxide film 12, and the fluid temperature detector 20, the flow rate detector 30, and the heater 40 are patterned by etching or the like. At this time, since the underlayer of the wiring pattern of the flow detector 30 has irregularities, only the wiring of the flow detector 30 is formed in an irregular shape, and the wiring is longer than that formed on a flat surface. Therefore, the resistance value of the flow detector 30 can be increased.
【００３９】この後、第１実施形態における図３（ｃ）
以降の工程と同様の工程を実施することで、この第６実
施形態におけるフローセンサを製造することができる。Thereafter, FIG. 3C in the first embodiment is used.
The flow sensor according to the sixth embodiment can be manufactured by performing the same steps as the subsequent steps.
【００４０】なお、上記した種々の実施形態において、
流量検出体３０およびヒータ４０の薄膜構造体として
は、上記したようなダイアフラム型構造のものに限ら
ず、ブリッジ型構造のものであってもよい。また、流量
検出体３０は、ヒータ４０の一方側のみでなく両側に設
けられていてもよい。この場合、両側に設けられた流量
検出体３０の検出温度差によって流量が測定される。In the various embodiments described above,
The thin film structure of the flow detector 30 and the heater 40 is not limited to the above-described diaphragm type structure, but may be a bridge type structure. Further, the flow rate detector 30 may be provided not only on one side of the heater 40 but also on both sides. In this case, the flow rate is measured based on the detected temperature difference between the flow rate detectors 30 provided on both sides.
【図１】本発明の第１実施形態にかかるフローセンサの
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a flow sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
【図３】本発明の第１実施形態にかかるフローセンサの
製造方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process chart showing a method of manufacturing the flow sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２実施形態にかかるフローセンサの
要部の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a main part of a flow sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２実施形態における流量検出体３０
のテーパ角を説明する説明図である。FIG. 5 is a flow rate detector 30 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a taper angle of FIG.
【図６】本発明の第３実施形態にかかるフローセンサの
要部の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a main part of a flow sensor according to a third embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第４実施形態にかかるフローセンサの
要部の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a main part of a flow sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第６実施形態にかかるフローセンサの
要部の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a main part of a flow sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第６実施形態にかかるフローセンサの
製造方法を示す工程図である。FIG. 9 is a process chart showing a method for manufacturing a flow sensor according to a sixth embodiment of the present invention.
１…シリコン基板、１ａ…空洞部、１０…ダイアフラ
ム、１１…シリコン窒化膜、１２…シリコン酸化膜、１
２ａ…凹部、１３…シリコン酸化膜、１４…シリコン窒
化膜、２０…流体温度検出体、３０…流量検出体、３０
ａ…アモルファス、４０…ヒータ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate, 1a ... Hollow part, 10 ... Diaphragm, 11 ... Silicon nitride film, 12 ... Silicon oxide film, 1
2a: recess, 13: silicon oxide film, 14: silicon nitride film, 20: fluid temperature detector, 30: flow rate detector, 30
a: amorphous, 40: heater.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 敏雅 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 2F035 EA08 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshimasa Yamamoto 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in DENSO Corporation (reference) 2F035 EA08
Claims (10)
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサにおいて、 前記発熱体（４０）の抵抗体膜よりも前記流量検出体
（３０）の抵抗体膜の方を薄くして、前記流量検出体
（３０）の抵抗値を高めた構造になっていることを特徴
とするフローセンサ。A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect the flow rate of a fluid. In the above flow sensor, the resistance value of the flow rate detector (30) is increased by making the resistance value film of the flow rate detector (30) thinner than the resistance value film of the heating element (40). A flow sensor having a structure.
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサにおいて、 前記流量検出体（３０）を断面テーパ形状にして、前記
流量検出体（３０）の抵抗値を高めた構造になっている
ことを特徴とするフローセンサ。2. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) having a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. The flow sensor according to claim 1, wherein the flow rate detector (30) has a tapered cross section to increase the resistance value of the flow rate detector (30).
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサにおいて、 前記流量検出体（３０）の側壁に凹凸をつけて、前記流
量検出体（３０）の抵抗値を高めた構造になっているこ
とを特徴とするフローセンサ。3. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. The flow sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a side wall of the flow rate detector (30) is provided with irregularities to increase a resistance value of the flow rate detector (30).
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサにおいて、 前記流量検出体（３０）の材料を前記発熱体（４０）の
材料より抵抗率の大きい材料として、前記流量検出体
（３０）の抵抗値を高めた構造になっていることを特徴
とするフローセンサ。4. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. In the flow sensor, the material of the flow rate detector (30) has a higher resistivity than the material of the heating element (40), and has a structure in which the resistance value of the flow rate detector (30) is increased. A flow sensor.
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサにおいて、 前記流量検出体（３０）の表面をアモルファス（３０
ａ）にして、前記流量検出体（３０）の抵抗値を高めた
構造になっていることを特徴とするフローセンサ。5. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. In the flow sensor, the surface of the flow rate detector (30) is made amorphous (30
a) the flow sensor according to a), wherein the resistance value of the flow rate detector (30) is increased.
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサにおいて、 前記流量検出体（３０）を凸凹がつけられた下地（１
２）の上に形成して、前記流量検出体（３０）の抵抗値
を高めた構造になっていることを特徴とするフローセン
サ。6. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. In the flow sensor, the flow rate detector (30) is provided with an uneven base (1).
2) A flow sensor, wherein the flow sensor has a structure formed thereon to increase the resistance value of the flow rate detector (30).
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサの製造方法において、 前記流量検出体（３０）をウェットエッチングにより断
面テーパ形状に形成する工程を含むことを特徴とするフ
ローセンサの製造方法。7. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) includes a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. The method of manufacturing a flow sensor as described above, comprising the step of forming the flow rate detector (30) into a tapered cross section by wet etching.
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサの製造方法において、 前記流量検出体（３０）をパターン形成した後、交互ガ
スによるエッチングを行って、その側壁に凹凸を形成す
る工程を含むことを特徴とするフローセンサの製造方
法。8. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. The method for manufacturing a flow sensor according to the above, further comprising a step of forming an unevenness on a side wall of the flow sensor by patterning the flow rate detector (30) and then performing etching with an alternate gas. Method.
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサの製造方法において、 前記流量検出体（３０）をパターン形成した後、イオン
注入によりその表面をアモルファス化する工程を含むこ
とを特徴とするフローセンサの製造方法。9. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. The method for manufacturing a flow sensor as described above, comprising a step of patterning the flow rate detector (30) and then amorphizing the surface thereof by ion implantation.
（１０）内に抵抗体膜からなる流量検出体（３０）と発
熱体（４０）を有して、流体の流量を検出するようにし
たフローセンサの製造方法において、 前記流量検出体（３０）を形成する箇所に凹凸が付けら
れた下地（１２）の上に前記流量検出体（３０）を形成
する工程を含むことを特徴とするフローセンサの製造方
法。10. A thin film structure (10) formed on a substrate (1) has a flow rate detector (30) made of a resistor film and a heating element (40) to detect a flow rate of a fluid. The method for manufacturing a flow sensor as described above includes a step of forming the flow rate detector (30) on a base (12) having irregularities at a position where the flow rate detector (30) is formed. A method of manufacturing a flow sensor.
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| JP34637899A JP2001165732A (en) | 1999-12-06 | 1999-12-06 | Flow sensor and method of manufacturing the same |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008170382A (en) * | 2007-01-15 | 2008-07-24 | Hitachi Ltd | Thermal fluid flow sensor, and manufacturing method therefor |
| JP2008233091A (en) * | 2008-03-28 | 2008-10-02 | Denso Corp | Manufacturing method of semiconductor sensor |
-
1999
- 1999-12-06 JP JP34637899A patent/JP2001165732A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008233091A (en) * | 2008-03-28 | 2008-10-02 | Denso Corp | Manufacturing method of semiconductor sensor |
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