JP2003021547A - Thin film sensor and flow sensor and its manufacturing method - Google Patents

Thin film sensor and flow sensor and its manufacturing method

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JP2003021547A
JP2003021547A JP2001208014A JP2001208014A JP2003021547A JP 2003021547 A JP2003021547 A JP 2003021547A JP 2001208014 A JP2001208014 A JP 2001208014A JP 2001208014 A JP2001208014 A JP 2001208014A JP 2003021547 A JP2003021547 A JP 2003021547A
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Japan
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thin film
film structure
film
heating element
substrate
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Hiroyuki Wado
弘幸 和戸
Yasushi Kono
泰 河野
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain etching of a thin film structure part which is caused by foreign matters in external environment, in a flow sensor having a thin film structure part. SOLUTION: The flow sensor is equipped with the thin film structure part 2 formed on a cavity part 6 of a substrate 1, a heater 3 and a temperature detector 5 which are formed in the thin film structure part 2, and a lead part 7 wherein one end is electrically connected with the heater 3 and the temperature detector 5 and the other end is led out as far as a part position except the thin film structure part 2 of the substrate 1. While heating and driving the heater 3, the flow sensor measures the flow rate of fluid on the basis of temperature change of the temperature detector 5 which is caused by flow of the fluid. The one end side of the lead part 7 has a form in which the lengthwise direction becomes the normal direction of constant temperature lines of temperature distribution generated in the thin film structure part 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板に設けられた
薄膜構造部に少なくとも発熱体を含む抵抗膜を形成して
なる薄膜式センサならびにそのような薄膜式センサとし
て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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film sensor in which a resistive film including at least a heating element is formed in a thin film structure provided on a substrate, and a flow for detecting the flow rate of a fluid as such a thin film sensor. The present invention relates to a sensor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の薄膜式センサとして、例
えば、半導体基板を用い、この基板に形成された空洞部
の一方の開口部に膜構成のヒータ(発熱体)と測温体を
設けて、ヒータおよび測温体に流れる流体の流量を測定
するようにしたフローセンサが種々提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a thin film type sensor of this type, for example, a semiconductor substrate is used, and a heater (heating element) and a temperature measuring element having a film structure are provided in one opening of a cavity formed in the substrate. As a result, various flow sensors have been proposed which are designed to measure the flow rate of fluid flowing through the heater and the temperature measuring element.

【0003】図8は、従来のフローセンサの一例を示す
斜視図であり、図9は、図8中のA−A線に沿った断面
構成を示す図である。図8に示すように、基板1の裏面
側から空洞部6を設けてダイアフラムによる電気的絶縁
膜である薄膜構造部2を形成している。
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional flow sensor, and FIG. 9 is a view showing a sectional structure taken along line AA in FIG. As shown in FIG. 8, a cavity portion 6 is provided from the back surface side of the substrate 1 to form a thin film structure portion 2 which is an electrically insulating film made of a diaphragm.

【0004】薄膜構造部2における基板1の表面側には
中央付近に発熱体としての蛇行状のヒータ3が形成さ
れ、このヒータ3の両側のうち、図8中の白抜き矢印で
示される流体の流れの上流側に測温体5が形成されてい
る。また、測温体5の上流側の基板1上には、流体の温
度を測定するための流体温度計4が形成されている。
A meandering heater 3 as a heating element is formed in the vicinity of the center on the surface side of the substrate 1 in the thin film structure portion 2. On both sides of the heater 3, a fluid indicated by an outlined arrow in FIG. The temperature measuring element 5 is formed on the upstream side of the flow of the. A fluid thermometer 4 for measuring the temperature of the fluid is formed on the substrate 1 on the upstream side of the temperature measuring element 5.

【0005】また、基板1の表面には、ヒータ3、流体
温度計4および測温体5と電気的に接続され、これら各
部3〜5と外部とを電気的に接続するためのリード部7
が形成されている。一端がヒータ3および測温体5と接
続されたリード部7は、他端側が薄膜構造部2から基板
1のうち薄膜構造部2以外の部位にまで引き出されて形
成されている。
Further, the surface of the substrate 1 is electrically connected to the heater 3, the fluid thermometer 4, and the temperature measuring body 5, and the lead portion 7 for electrically connecting these respective portions 3 to 5 and the outside.
Are formed. The lead portion 7, one end of which is connected to the heater 3 and the temperature sensing element 5, is formed such that the other end thereof is pulled out from the thin film structure portion 2 to a portion of the substrate 1 other than the thin film structure portion 2.

【0006】また、図9に示す様に、薄膜構造部2は、
一般的なICプロセスにて用いられる膜材料であるSi
N(シリコン窒化膜)やSiO2(シリコン酸化膜)等
の絶縁膜11〜14を積層することにより構成されてい
る。そして、これらの絶縁膜11〜14の間に、Pt等
の抵抗膜をパターニングすることで形成されたヒータ
3、流体温度計4、測温体5およびリード部7が介在し
ている。
Further, as shown in FIG. 9, the thin film structure 2 is
Si, which is a film material used in general IC processes
It is configured by laminating insulating films 11 to 14 such as N (silicon nitride film) or SiO 2 (silicon oxide film). The heater 3, the fluid thermometer 4, the temperature measuring element 5, and the lead portion 7 formed by patterning a resistance film such as Pt are interposed between the insulating films 11 to 14.

【0007】このようなフローセンサでは、流体温度計
4から得られる流体温度よりも一定温度高い温度になる
ようにヒータ3を加熱駆動する。そして、流体が流れる
ことにより、図8の白抜き矢印で示す順流においては、
測温体5は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆
方向である逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、こ
の測温体5と流体温度計4との温度差から流体の流量お
よび流れ方向を検出するものである。なお、流体温度計
4および測温体5を形成している金属配線の抵抗値変動
から温度を測定(検出)している。
In such a flow sensor, the heater 3 is heated and driven so that the temperature is higher by a constant temperature than the fluid temperature obtained from the fluid thermometer 4. Then, as the fluid flows, in the forward flow indicated by the white arrow in FIG.
Since the temperature of the temperature sensing element 5 is deprived of heat, the temperature decreases, and the temperature rises due to heat being carried in the reverse flow which is the opposite direction of the white arrow. Therefore, due to the temperature difference between the temperature sensing element 5 and the fluid thermometer 4, The flow rate and the flow direction of are detected. It should be noted that the temperature is measured (detected) from the resistance value variation of the metal wiring forming the fluid thermometer 4 and the temperature measuring element 5.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の検討によれば、従来のフローセンサでは、SiN
やSiO2等の絶縁膜11〜14が、外部環境中に存在
する塩水、酸やアルカリ等の異物に晒された後にセンサ
を高温高湿環境下で駆動した場合、最表面からエッチン
グされることで薄膜構造部2に穴が生じ、結果、薄膜構
造部2が破損してしまうという問題が発生することがわ
かった。
However, according to the study by the present inventors, in the conventional flow sensor, the SiN
When the sensor is driven in a high temperature and high humidity environment after the insulating films 11 to 14 such as SiO 2 and SiO 2 are exposed to foreign substances such as salt water, acid and alkali existing in the external environment, they are etched from the outermost surface. It was found that there was a problem that holes were formed in the thin film structure portion 2 and the thin film structure portion 2 was damaged as a result.

【0009】これは、塩や酸等が薄膜構造部2に付着
し、その後、薄膜構造部2がヒータ3にて高湿環境下で
加熱されるため、絶縁膜11〜14と上記異物(塩また
は酸等)とが反応し、エッチングされるためである。
This is because salts, acids, etc. adhere to the thin film structure portion 2 and then the thin film structure portion 2 is heated by the heater 3 in a high humidity environment. This is because it reacts with acid or the like) and is etched.

【0010】また、本発明者等の検討では、上記従来の
フローセンサにおいて、図10に示す様に、薄膜構造部
2上に位置するリード部7の一端部付近(図10中の、
破線丸で囲んだ領域)に、異物が付着しやすいことがわ
かった。これは、次の理由によるものと考えられる。
Further, according to the study by the present inventors, in the above-mentioned conventional flow sensor, as shown in FIG. 10, in the vicinity of one end of the lead portion 7 located on the thin film structure portion 2 (in FIG. 10,
It was found that foreign matter is likely to adhere to the area surrounded by the broken line circle). This is considered to be due to the following reasons.

【0011】ヒータ(発熱体)3付近に付着する異物を
低減するため、ヒータ3の駆動温度を流体温度よりも2
00℃程度高い温度とするのが一般的である。このこと
から、薄膜構造部2における抵抗膜すなわちヒータ3や
測温体5が位置する部位(検出部)の方が、当該検出部
の周辺部よりも温度が高くなる。
In order to reduce foreign substances adhering to the vicinity of the heater (heating element) 3, the driving temperature of the heater 3 is set to be 2 times higher than the fluid temperature.
Generally, the temperature is about 00 ° C. higher. From this, the temperature of the resistive film in the thin film structure 2, that is, the portion (detection portion) where the heater 3 and the temperature sensing element 5 are located is higher than the temperature around the detection portion.

【0012】つまり、図11に示す様に、ヒータ3の駆
動時に薄膜構造部2に発生する温度分布は、ヒータ3す
なわち薄膜構造部2の中央部から周辺部に向かう同心円
状に近い等温線Lを有するものとなる。
That is, as shown in FIG. 11, the temperature distribution generated in the thin film structure portion 2 when the heater 3 is driven has an isotherm L close to a concentric circle extending from the central portion to the peripheral portion of the heater 3, that is, the thin film structure portion 2. Will have.

【0013】それにより、温度の高い薄膜構造体2の中
央部では、異物は飛んでしまいエッチングされにくい。
一方、図11中の矢印に示す様に、高温の中央部から低
温の周辺部に向かって等温線Lの法線方向に沿って異物
が散開してくるが、温度の低い周辺部では異物が飛びづ
らいことから、結果的に、異物は、薄膜構造部2の周辺
部に位置するリード部7周囲の段差に溜まりやすくな
る。
As a result, in the central portion of the thin film structure 2 having a high temperature, foreign matter is blown off and is not easily etched.
On the other hand, as shown by the arrow in FIG. 11, the foreign matter is scattered along the normal direction of the isotherm L from the high temperature central portion to the low temperature peripheral portion, but the foreign matter is diffused in the low temperature peripheral portion. Since it is hard to fly, the foreign matter is likely to accumulate in the step around the lead portion 7 located in the peripheral portion of the thin film structure portion 2.

【0014】また、このような問題は、上述したフロー
センサに限らず、ガスセンサ、湿度センサ等、基板の空
洞部上に設けられた薄膜構造部と、薄膜構造部に形成さ
れた少なくとも発熱体を含む抵抗膜と、一端が抵抗膜と
電気的に接続され、他端側が基板のうち薄膜構造部以外
の部位にまで引き出されて形成されたリード部とを備え
る薄膜式センサにおいては、共通して発生すると考えら
れる。
Further, such a problem is not limited to the flow sensor described above, but includes a thin film structure portion provided on the cavity of the substrate such as a gas sensor and a humidity sensor, and at least a heating element formed in the thin film structure portion. A thin-film sensor including a resistance film including the same and a lead portion that is electrically connected at one end to the resistance film and is drawn at the other end side to a portion of the substrate other than the thin-film structure portion is commonly used. It is thought to occur.

【0015】本発明は上記問題に鑑み、薄膜式センサま
たはフローセンサにおいて、外部環境中の異物による薄
膜構造部のエッチングを抑制することを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to suppress etching of a thin film structure portion due to foreign matter in the external environment in a thin film sensor or a flow sensor.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、空洞部(6)を有する基板(1)と、この基板の空
洞部上に設けられた薄膜構造部(2)と、この薄膜構造
部に形成された少なくとも発熱体を含む抵抗膜(3、
5)と、一端が抵抗膜と電気的に接続され、他端側が基
板のうち薄膜構造部以外の部位にまで引き出されて形成
されたリード部(7)とを備え、発熱体を加熱駆動しつ
つ流体の流れによる測温体の温度変化に基づいて流体の
流量を測定するようにした薄膜式センサにおいて、リー
ド部の一端側は、その長手方向が、薄膜構造部に発生す
る温度分布の等温線の法線方向となるような形状になっ
ていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a substrate (1) having a cavity (6), a thin film structure portion (2) provided on the cavity of the substrate, and this thin film structure. A resistive film (3,
5) and a lead portion (7) which is formed by electrically connecting one end to the resistance film and pulling out the other end side to a portion of the substrate other than the thin film structure portion to heat and drive the heating element. On the other hand, in a thin-film sensor that measures the flow rate of the fluid based on the temperature change of the temperature sensing element due to the flow of the fluid, the longitudinal direction of the one end of the lead is equal to the temperature distribution generated in the thin-film structure. It is characterized in that it is shaped so as to be in the normal direction of the line.

【0017】それによれば、リード部を、上記等温線の
法線方向すなわち異物が移動してくる方向に延びる形状
とすることができる。そのため、流線形の物体が発揮す
る効果の如く、異物がリード部の段差に当たっても、異
物は溜まらずに薄膜構造部の外まで移動しやすくなる。
According to this, the lead portion can have a shape extending in the normal direction of the above-mentioned isotherm, that is, in the direction in which the foreign matter moves. Therefore, like the effect of a streamlined object, even if a foreign matter hits the step of the lead portion, the foreign matter is likely to move to the outside of the thin film structure without accumulating.

【0018】つまり、従来では、例えば、上記図10、
図11に示したように、リード部が上記等温線の法線方
向に延びる形状ではないため、リード部の段差には、異
物がぶつかる部分が多く、結果、異物が溜まりやすくな
っていた。それに対して、本発明では、上記した作用に
より、リード部付近に異物が溜まりにくくできるため、
外部環境中の異物による薄膜構造部のエッチングを抑制
することが可能な薄膜式センサを提供することができ
る。
That is, in the prior art, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 11, since the lead portion does not have a shape extending in the normal direction of the isotherm, there are many portions where foreign matter collides with the stepped portion of the lead portion, and as a result, foreign matter tends to accumulate. On the other hand, in the present invention, the above-described action makes it difficult for foreign matter to accumulate near the lead portion,
It is possible to provide a thin film sensor capable of suppressing etching of the thin film structure portion due to foreign matter in the external environment.

【0019】また、請求項2に記載の発明では、リード
部(7)の一端側の幅が、当該一端側に接続されている
抵抗膜(3、5)の幅と同一であることを特徴とする。
それにより、薄膜構造部上のリード部の段差において、
異物がぶつかる面積を、いっそう小さくすることがで
き、好ましい。
Further, in the invention described in claim 2, the width of one end side of the lead portion (7) is the same as the width of the resistance film (3, 5) connected to the one end side. And
Thereby, in the step of the lead part on the thin film structure part,
The area where foreign matter collides can be further reduced, which is preferable.

【0020】また、請求項3に記載の発明では、リード
部(7)は、一端側から他端側に向かって徐々に幅が広
くなった形状となっていることを特徴とする。それによ
り、請求項2の発明と同様の作用効果が得られる。
Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the lead portion (7) has a shape in which the width gradually increases from one end side to the other end side. As a result, the same effect as that of the invention of claim 2 is obtained.

【0021】また、請求項7に記載の発明では、空洞部
(6)を有する基板(1)と、この基板の空洞部上に設
けられた薄膜構造部(2)と、この薄膜構造部に形成さ
れた発熱体(3)および測温体(5)と、一端が発熱体
および測温体と電気的に接続され他端側が基板のうち薄
膜構造部以外の部位にまで引き出されて形成されたリー
ド部(7)とを備え、発熱体を加熱駆動しつつ流体の流
れによる測温体の温度変化に基づいて流体の流量を測定
するようにしたフローセンサにおいて、少なくとも発熱
体の上は、耐エッチング性を有する保護膜(10)によ
って被覆されていることを特徴とする。
In the invention according to claim 7, the substrate (1) having the cavity (6), the thin film structure (2) provided on the cavity of the substrate, and the thin film structure are provided in the thin film structure. The heating element (3) and the temperature measuring element (5) thus formed are formed such that one end is electrically connected to the heating element and the temperature measuring element and the other end side is pulled out to a portion of the substrate other than the thin film structure portion. And a lead portion (7) for heating the heating element to measure the flow rate of the fluid based on the temperature change of the temperature sensing element due to the flow of the fluid, at least on the heating element, It is characterized by being covered with a protective film (10) having etching resistance.

【0022】薄膜構造部において発熱体が位置する部位
は、最も高温となりやすく、異物が付着した場合に、そ
の高い温度によってエッチング反応が促進されエッチン
グが進行しやすい部分である。
The portion of the thin film structure where the heating element is located is likely to reach the highest temperature, and when foreign matter adheres, the etching reaction is promoted by the high temperature and the etching easily proceeds.

【0023】その点、本発明によれば、発熱体の上に耐
エッチング性の保護膜を設けているから、保護膜の下側
の薄膜構造部のエッチングを防止することができる。従
って、本発明では、外部環境中の異物による薄膜構造部
のエッチングを抑制することのできるフローセンサを提
供できる。
In this respect, according to the present invention, since the etching resistant protective film is provided on the heating element, it is possible to prevent the etching of the thin film structure portion below the protective film. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a flow sensor capable of suppressing the etching of the thin film structure portion due to the foreign matter in the external environment.

【0024】また、請求項4に記載の発明では、上記請
求項1〜請求項3に記載の薄膜式センサにおいて、少な
くとも発熱体(3)の上を、耐エッチング性を有する保
護膜(10)によって被覆したことを特徴としている。
それによれば、請求項1〜請求項3の発明の効果に加え
て、請求項7の発明と同様の効果を発揮することが可能
な薄膜式センサを提供できる。
Further, in the invention described in claim 4, in the thin film sensor according to any one of claims 1 to 3, at least the heating element (3) is covered with an etching resistant protective film (10). It is characterized by being covered by.
According to this, in addition to the effects of the inventions of claims 1 to 3, it is possible to provide a thin-film sensor capable of exhibiting the same effects as the invention of claim 7.

【0025】また、請求項6に記載の発明のように、請
求項1〜請求項5に記載の薄膜式センサは、抵抗膜が発
熱体(5)に加えて測温体(5)を有するものであり、
発熱体を加熱駆動しつつ流体の流れによる測温体の温度
変化に基づいて流体の流量を測定するようにしたフロー
センサとして用いられるようになっているものにでき
る。
Further, as in the invention described in claim 6, in the thin film type sensor described in claims 1 to 5, the resistance film has the temperature measuring element (5) in addition to the heating element (5). Is something
It can be used as a flow sensor adapted to measure the flow rate of the fluid based on the temperature change of the temperature measuring element due to the flow of the fluid while heating and driving the heating element.

【0026】また、請求項5および請求項8に記載の発
明のように、保護膜(10)としては、アルミナまたは
フッ素系皮膜を採用することができる。
Further, as in the invention described in claims 5 and 8, as the protective film (10), an alumina or fluorine-based film can be adopted.

【0027】また、請求項9に記載の発明では、請求項
7または請求項8のフローセンサにおいて、保護膜(1
0)は、測温体(5)およびリード部(7)の上も被覆
していることを特徴とする。
Further, in the invention according to claim 9, in the flow sensor according to claim 7 or 8, the protective film (1
0) is characterized in that the temperature measuring element (5) and the lead portion (7) are also covered.

【0028】フローセンサでは、測温体およびリード部
も電流が流れる部分であり、発熱体の配置領域と同様、
高温となってエッチング反応が促進されやすい部分であ
る。本発明では、これらの上を保護膜で被覆すること
で、外部環境中の異物による薄膜構造部のエッチングを
抑制することができる。
In the flow sensor, the temperature measuring element and the lead portion are the portions through which the current flows, and like the arrangement area of the heating element,
This is a portion where the temperature becomes high and the etching reaction is easily promoted. In the present invention, by coating these with a protective film, it is possible to suppress etching of the thin film structure portion due to foreign matter in the external environment.

【0029】また、請求項10に記載の発明では、請求
項7〜請求項9のフローセンサにおいて、リード部
(7)の他端側には、外部と電気的に接続するためのパ
ッド部(8)が設けられており、保護膜(10)は、こ
のパッド部も被覆していることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the invention, in the flow sensor according to the seventh to ninth aspects, the other end side of the lead portion (7) has a pad portion (for electrically connecting to the outside). 8) is provided, and the protective film (10) also covers this pad portion.

【0030】パッド部材料として、異種金属、例えばA
u/Cuパッド等を用いた場合や、AuパッドとAlワ
イヤとの接続構造等では、被水等による局部電池効果に
よって、パッド部が溶出してエッチングされ破損する恐
れがある。その点、本発明によれば、このパッド部を保
護膜で被覆することにより、そのような問題を回避する
ことができる。
As the pad material, a dissimilar metal such as A
In the case of using a u / Cu pad or the like, or in a connection structure of an Au pad and an Al wire or the like, there is a possibility that the pad may be eluted and etched and damaged due to a local battery effect due to water exposure or the like. In this respect, according to the present invention, such a problem can be avoided by covering the pad portion with the protective film.

【0031】また、請求項11に記載の発明では、請求
項7〜請求項10のフローセンサにおいて、保護膜(1
0)は、薄膜構造部(2)の周辺部には設けられていな
いことを特徴とする。
According to the invention of claim 11, in the flow sensor of claims 7 to 10, the protective film (1
0) is not provided in the peripheral portion of the thin film structure portion (2).

【0032】薄膜構造部の周辺部に保護膜を設けると、
その分、当該周辺部が厚くなる。すると、薄膜構造部か
ら基板の厚肉部へ熱が逃げやすくなり、結果、発熱体の
消費電力が増大する等の問題が生じる。その点、本発明
によれば、そのような問題を回避することができる。
If a protective film is provided around the thin film structure,
The peripheral portion becomes thicker accordingly. Then, heat easily escapes from the thin film structure portion to the thick portion of the substrate, resulting in a problem such as an increase in power consumption of the heating element. In that respect, according to the present invention, such a problem can be avoided.

【0033】また、請求項12に記載の発明では、空洞
部(6)を有する基板の空洞部上に薄膜構造部(2)を
形成し、この薄膜構造部に発熱体(3)および測温体
(5)を設けると共に、一端が発熱体および測温体と電
気的に接続され他端側が基板のうち薄膜構造部以外の部
位にまで引き出されたリード部(7)を形成するように
したフローセンサの製造方法において、少なくとも発熱
体の上を被覆する保護膜(10)を形成する工程を備
え、この工程では、保護膜としてアルミナ膜を原子層成
長法(ALE法)によって形成することを特徴とする。
Further, in the invention described in claim 12, the thin film structure portion (2) is formed on the hollow portion of the substrate having the hollow portion (6), and the heating element (3) and the temperature measuring device are formed in the thin film structure portion. The body (5) is provided, and one end is electrically connected to the heat generating body and the temperature measuring body, and the other end side is formed with the lead portion (7) extended to a portion of the substrate other than the thin film structure portion. The method of manufacturing a flow sensor includes a step of forming a protective film (10) covering at least the heating element, and in this step, an alumina film is formed as an atomic layer growth method (ALE method) as the protective film. Characterize.

【0034】また、請求項13に記載の発明において
は、少なくとも発熱体の上を被覆する保護膜(10)を
形成する工程では、保護膜としてフッ素系皮膜をプラズ
マ重合法によって形成することを特徴とする。
Further, in the invention according to the thirteenth aspect, in the step of forming the protective film (10) covering at least the heating element, a fluorine-based film is formed as a protective film by a plasma polymerization method. And

【0035】これら請求項12、13に記載の製造方法
によれば、請求項7〜請求項11に記載のフローセンサ
を適切に製造することができる。特に、プラズマ重合に
て成膜されるフッ素系皮膜(プラズマポリマー膜)の場
合は、撥水性を持つため、異物が付着しにくくなる。
According to the manufacturing methods of the twelfth and thirteenth aspects, the flow sensor according to the seventh to eleventh aspects can be appropriately manufactured. Particularly, in the case of a fluorine-based film (plasma polymer film) formed by plasma polymerization, since it has water repellency, it becomes difficult for foreign matter to adhere.

【0036】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一
例である。
The reference numerals in parentheses for each means described above are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)本実施形態は、
上記図8、図9に示す構成のフローセンサにおいて、ヒ
ータ(発熱体)3および測温体5と電気的に接続される
リード部7の一端側の構成を変形したところが、上記図
8に示す従来例との相違点である。従って、以下、この
相違点を中心に説明していくこととする。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment)
In the flow sensor having the configuration shown in FIGS. 8 and 9, a configuration in which one end side of the lead portion 7 electrically connected to the heater (heating element) 3 and the temperature measuring element 5 is modified is shown in FIG. This is a difference from the conventional example. Therefore, the difference will be mainly described below.

【0038】図1は、本発明の第1実施形態に係るフロ
ーセンサの要部を示す上面図である。リード部7の一端
側は、蛇行形状をなすヒータ3、測温体5に一体に接続
され、リード部7の他端側は、基板1上にて薄膜構造部
2の外部へ延びるように引き出されている。
FIG. 1 is a top view showing a main part of a flow sensor according to the first embodiment of the present invention. One end side of the lead portion 7 is integrally connected to the meandering heater 3 and the temperature sensing element 5, and the other end side of the lead portion 7 is drawn out on the substrate 1 so as to extend to the outside of the thin film structure portion 2. Has been.

【0039】ここにおいて、リード部7の一端側は、そ
の長手方向が、ヒータ3の駆動時に薄膜構造部2に発生
する温度分布の等温線の法線方向となるような形状にな
っている。本例における等温線Lとリード部7との位置
関係を図2に示す。この等温線Lは、上記図11と同様
に、本例でも高温の中央部から低温の周辺部に向かって
ほぼ同心円状になっている。
Here, one end side of the lead portion 7 is shaped such that its longitudinal direction is the normal direction of the isotherm of the temperature distribution generated in the thin film structure portion 2 when the heater 3 is driven. The positional relationship between the isotherm L and the lead portion 7 in this example is shown in FIG. Similar to FIG. 11, the isothermal line L is also substantially concentric in the present example from the high temperature central portion toward the low temperature peripheral portion.

【0040】このようなリード部形状を有する本実施形
態によれば、リード部7を、上記等温線Lの法線方向す
なわち異物が移動してくる方向に沿って延びる形状とす
ることができる。そのため、流線形の物体が発揮する効
果の如く、異物がリード部7の段差に当たっても、異物
は溜まらずに薄膜構造部2の外まで移動しやすくなる。
According to the present embodiment having such a lead portion shape, the lead portion 7 can be made to have a shape extending along the normal direction of the above-mentioned isotherm L, that is, the direction in which foreign matter moves. Therefore, like the effect of a streamlined object, even if a foreign matter hits the step of the lead portion 7, the foreign matter does not collect and easily moves to the outside of the thin film structure 2.

【0041】その結果、本実施形態では、リード部7の
一端側の付近に異物が溜まりにくくできるため、外部環
境中の異物による薄膜構造部2のエッチングを抑制する
ことが可能となる。
As a result, in the present embodiment, it is possible to prevent foreign matter from accumulating near the one end side of the lead portion 7, so that it is possible to suppress etching of the thin film structure portion 2 due to foreign matter in the external environment.

【0042】次に、本実施形態に係るフローセンサの製
造方法について、上記した図9を参照して説明する。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(下部絶縁膜11、12の形成工程)。
Next, a method of manufacturing the flow sensor according to this embodiment will be described with reference to FIG. 9 described above. A single crystal silicon substrate 1 is used as a semiconductor substrate, a silicon nitride film 11 is formed on one surface (front surface) side thereof by an LPCVD method or the like, and a silicon oxide film 12 is formed thereon by a CVD method or the like (lower insulating film 11). , 12 forming step).

【0043】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、
また薄膜構造部2を形成した場合に、外側に耐水性のあ
るシリコン窒化膜11を配置しているため、薄膜構造部
2の耐湿性を向上させることができる。
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 portion 2 is formed, since the water resistant silicon nitride film 11 is arranged on the outer side, the moisture resistance of the thin film structure portion 2 can be improved.

【0044】次に、抵抗体材料としてPt膜を200℃
で真空蒸着機によりシリコン酸化膜12の上に堆積さ
せ、Pt膜をエッチング等により、ヒータ3、流体温度
計4お、測温体5およびリード部7の配線形状にパター
ニングする(配線部3〜5、7の形成工程)。ここで、
抵抗体材料としては、ポリシリコン、NiCr、Ta
N、SiC、Wなどでもよい。
Next, a Pt film as a resistor material is formed at 200 ° C.
Is deposited on the silicon oxide film 12 by a vacuum vapor deposition machine, and the Pt film is patterned into the wiring shape of the heater 3, the fluid thermometer 4, the temperature measuring element 5, and the lead portion 7 by the etching (wiring portion 3 to Forming steps 5 and 7). here,
As the resistor material, polysilicon, NiCr, Ta
It may be N, SiC, W or the like.

【0045】次に、ヒータ3、流体温度計4、測温体5
およびリード部7間の絶縁のために、シリコン酸化膜1
3を堆積させ、その上に、表面保護膜であるシリコン窒
化膜14を形成する(上部絶縁膜13、14の形成工
程)。その後、リード部7の他端側にアルミ等よりなる
電極パッド(パッド部)8を形成するためにシリコン窒
化膜14に開口を形成し、当該開口部に電極パッド8
(図8参照)を形成する(電極パッド8の形成工程)。
Next, the heater 3, the fluid thermometer 4, the temperature measuring element 5
The silicon oxide film 1 for insulation between the lead portion 7 and the lead portion 7.
3 is deposited, and a silicon nitride film 14 which is a surface protection film is formed thereon (step of forming upper insulating films 13 and 14). Thereafter, an opening is formed in the silicon nitride film 14 to form an electrode pad (pad portion) 8 made of aluminum or the like on the other end side of the lead portion 7, and the electrode pad 8 is formed in the opening portion.
(See FIG. 8) is formed (step of forming the electrode pad 8).

【0046】次に、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、図示
せず)を形成し、エッチングして開口部を形成する。そ
の後、シリコン基板1の裏面側をシリコン窒化膜11が
露出するまで異方性エッチングして空洞部6を形成する
(空洞部6の形成工程)。
Next, a mask material (for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film, not shown) is formed on the back surface of the silicon substrate 1 and is etched to form an opening. Then, the back surface side of the silicon substrate 1 is anisotropically etched until the silicon nitride film 11 is exposed to form the cavity portion 6 (step of forming the cavity portion 6).

【0047】このときの終点検出は、例えばエッチング
液にTMAH(水酸化4メチルアンモニウム)を用いる
ことにより、シリコンに対してシリコン窒化膜11のエ
ッチング速度が非常に小さいため容易に止めることがで
きる。
The end point detection at this time can be easily stopped by using, for example, TMAH (4-methylammonium hydroxide) as the etching solution, because the etching rate of the silicon nitride film 11 is very low with respect to that of silicon.

【0048】なお、その後、電極パッド8にワイヤボン
ディング等を行い、それによって形成されたワイヤ等を
介して、センサと外部(制御回路等)とを電気的に接続
する(パッド接続工程)。このようにして、本実施形態
に係るフローセンサを製造することができる。
After that, wire bonding or the like is performed on the electrode pad 8, and the sensor and the outside (control circuit or the like) are electrically connected to each other via the wire or the like formed thereby (pad connecting step). In this way, the flow sensor according to this embodiment can be manufactured.

【0049】なお、本実施形態におけるリード部形状
は、上記図1に示す例(第1の例)以外にも、次の図
3、図4に示す形状であっても良い。図3に示す第2の
例では、リード部7の一端側の幅が、対応するヒータ
(発熱体)3、測温体5の幅と同一である。また、図4
に示す第3の例では、リード部7は、一端側から他端側
に向かって徐々に幅が広くなった形状となっている。
The shape of the lead portion in the present embodiment may be the shape shown in the following FIGS. 3 and 4 other than the example shown in FIG. 1 (first example). In the second example shown in FIG. 3, the width of the lead portion 7 on one end side is the same as the width of the corresponding heater (heating element) 3 and temperature measuring element 5. Also, FIG.
In the third example shown in, the lead portion 7 has a shape in which the width gradually increases from one end side to the other end side.

【0050】これら図3、図4に示す形状とすることに
より、薄膜構造部2上のリード部7の段差において、異
物がぶつかる面積を、いっそう小さくすることができ、
好ましい。
By adopting the shapes shown in FIGS. 3 and 4, it is possible to further reduce the area where foreign matter collides with the step of the lead portion 7 on the thin film structure 2.
preferable.

【0051】(第2実施形態)本実施形態は、上記図
8、図9に示すフローセンサにおいて、少なくともヒー
タ(発熱体)3の上を、耐エッチング性を有する保護膜
によって被覆した点が相違するものである。
(Second Embodiment) The present embodiment differs from the flow sensor shown in FIGS. 8 and 9 in that at least the heater (heating element) 3 is covered with a protective film having etching resistance. To do.

【0052】図5は、本実施形態に係るフローセンサの
上面図であり、図6は、このフローセンサにおける薄膜
構造部2およびその近傍部の概略断面図である。図5に
示す例では、電極パッド8とワイヤボンド接続されたA
uやAl等のワイヤ9を含む、基板1上の全域を保護膜
10(図5中、斜線ハッチングにて示す)にて被覆して
いる。
FIG. 5 is a top view of the flow sensor according to this embodiment, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the thin film structure portion 2 and its vicinity in this flow sensor. In the example shown in FIG. 5, A that is wire-bonded to the electrode pad 8
The entire area of the substrate 1 including the wires 9 such as u and Al is covered with a protective film 10 (shown by hatching in FIG. 5).

【0053】図6に示す様に、保護膜10は、薄膜構造
部2の最表面であるシリコン窒化膜14の上に形成され
ており、センサの最表面層として、その下部層を被覆保
護している。この保護膜10は、外部環境中に存在する
塩水、酸やアルカリ等の異物によってエッチングされな
いものであり、具体的には、アルミナ(Al23)膜ま
たはフッ素系皮膜等を採用することができる。
As shown in FIG. 6, the protective film 10 is formed on the silicon nitride film 14 which is the outermost surface of the thin film structure portion 2, and covers and protects the lower layer as the outermost surface layer of the sensor. ing. This protective film 10 is not etched by foreign substances such as salt water, acid or alkali existing in the external environment, and specifically, an alumina (Al 2 O 3 ) film or a fluorine-based film may be adopted. it can.

【0054】保護膜10の形成工程は、上記第1実施形
態と同様に、下部絶縁膜11、12の形成、配線部3〜
5、7の形成、上部絶縁膜13、14の形成、電極パッ
ド8の形成、空洞部6の形成、パッド接続の各工程を行
った後、行う。
In the process of forming the protective film 10, the lower insulating films 11 and 12 are formed and the wiring portions 3 to 3 are formed as in the first embodiment.
After the steps of forming 5 and 7, forming the upper insulating films 13 and 14, forming the electrode pad 8, forming the cavity portion 6 and pad connection are performed.

【0055】保護膜10としてアルミナ膜を形成する場
合は、原子層成長法(ALE法)、スパッタ法、CVD
法等によって形成する。ALE法は、電極パッド8やワ
イヤ9といった3次元構造に対しても成膜しやすく、薄
くつけることができ、好ましい。
When an alumina film is formed as the protective film 10, an atomic layer growth method (ALE method), a sputtering method, and a CVD method are used.
It is formed by the method. The ALE method is preferable because it is easy to form a film on a three-dimensional structure such as the electrode pad 8 and the wire 9 and can be made thin.

【0056】一方、保護膜10としてフッ素系被膜を形
成する場合は、プラズマ重合法等によって形成する。具
体的には、CF4/C48ガスを用いたプラズマ重合装
置にて形成する。それによって形成されたフッ素系被膜
はプラズマポリマー膜であり、撥水性を持つため、異物
が付着しにくくなる。なお、このようなフッ素系被膜の
場合、センサの使用最大温度を300℃以下にしない
と、膜が劣化するので注意を要する。
On the other hand, when a fluorine-based coating is formed as the protective film 10, it is formed by a plasma polymerization method or the like. Specifically, it is formed by a plasma polymerization apparatus using CF 4 / C 4 F 8 gas. The fluorine-based coating film thus formed is a plasma polymer film and has water repellency, so that foreign matter is less likely to adhere thereto. Note that in the case of such a fluorine-based film, the film will deteriorate unless the maximum temperature of use of the sensor is set to 300 ° C. or less.

【0057】このように、図5に示すセンサにおいて
は、ヒータ3の上を含む基板1の全面に耐エッチング性
を有する保護膜10を設けて被覆しているため、保護膜
10に異物が付いても、保護膜10の下側の部位がエッ
チングされるのを防止することができる。
As described above, in the sensor shown in FIG. 5, since the entire surface of the substrate 1 including the heater 3 is provided with the protective film 10 having etching resistance, the protective film 10 is covered with foreign matter. However, it is possible to prevent the lower part of the protective film 10 from being etched.

【0058】特に、薄膜構造部2においてヒータ3が位
置する部位は、最も高温となりやすく、異物が付着した
場合に、その高い温度によって異物によるエッチング反
応が促進されエッチングが進行しやすい部分である。ま
た、測温体5およびリード部7、更には流体温度計4も
電流が流れる部分であり、ヒータ3の配置領域と同様、
高温となって異物によるエッチング反応が促進されやす
い部分である。
In particular, the portion of the thin film structure portion 2 where the heater 3 is located is the highest temperature, and when foreign matter adheres, the high temperature promotes the etching reaction due to the foreign matter and facilitates the progress of etching. Further, the temperature measuring element 5, the lead portion 7, and the fluid thermometer 4 are also portions through which an electric current flows, and like the arrangement area of the heater 3,
This is a portion where the etching reaction by foreign matter is easily promoted due to the high temperature.

【0059】その点、図5に示すセンサによれば、これ
らエッチング反応が促進されやすい高温部の上に耐エッ
チング性の保護膜を設けているから、薄膜構造部2を含
むフローセンサ全体において外部環境中の異物によるエ
ッチングを抑制することができる。
On the other hand, according to the sensor shown in FIG. 5, since the etching resistant protective film is provided on the high temperature portion where the etching reaction is easily promoted, the entire flow sensor including the thin film structure portion 2 is externally connected. Etching due to foreign substances in the environment can be suppressed.

【0060】また、図5に示すセンサでは、リード部7
の他端側に設けられた外部と電気的に接続するための電
極パッド(パッド部)8も、保護膜10は被覆してい
る。パッド部材料として、異種金属、例えばAu/Cu
パッド等を用いた場合や、Auパッド8とAlワイヤ9
との接続構造等では、被水等による局部電池効果によっ
て、パッド部8が溶出してエッチングされ破損する恐れ
がある。
Further, in the sensor shown in FIG. 5, the lead portion 7
The protective film 10 also covers the electrode pad (pad portion) 8 provided on the other end side for electrically connecting to the outside. As a material for the pad portion, a dissimilar metal such as Au / Cu
When using a pad or the like, Au pad 8 and Al wire 9
In the connection structure with the like, the pad portion 8 may be eluted and etched and damaged due to a local battery effect due to water exposure or the like.

【0061】その点、本例によれば、電極パッド8を保
護膜10で被覆することにより、電極パッド8の被水に
よる破損をも防止することができる。
In this respect, according to this example, by covering the electrode pad 8 with the protective film 10, it is possible to prevent the electrode pad 8 from being damaged by water.

【0062】なお、上述したように、薄膜構造部2にお
いてヒータ3が位置する部位は、センサの中でも最も高
温となりやすく、最も異物によるエッチングが進行しや
すい部分であるため、本実施形態においては、少なくと
もヒータ3の上が保護膜10により被覆されていればよ
い。
As described above, the portion where the heater 3 is located in the thin film structure portion 2 is the highest temperature in the sensor and is the portion in which etching by the foreign matter is most likely to proceed. Therefore, in the present embodiment, It is sufficient that at least the heater 3 is covered with the protective film 10.

【0063】保護膜10をセンサ全体ではなく、部分的
に設けた本第2実施形態の変形例を図7に示す。図7に
おいては、上記図5のものに比べて、保護膜10は、薄
膜構造部2の端部の近傍部と、電極パッド8およびワイ
ヤ9の近傍部には設けられていない。つまり、薄膜構造
部2においては、保護膜10は、ヒータ3および測温体
5によって高温となる高温部にのみ設けられている。
FIG. 7 shows a modification of the second embodiment in which the protective film 10 is partially provided instead of the entire sensor. In FIG. 7, the protective film 10 is not provided in the vicinity of the end portion of the thin film structure portion 2 and in the vicinity of the electrode pad 8 and the wire 9 as compared with the one shown in FIG. That is, in the thin film structure portion 2, the protective film 10 is provided only in the high temperature portion where the heater 3 and the temperature sensing element 5 raise the temperature.

【0064】この図7に示す様に、保護膜10を、薄膜
構造部2のうち少なくともヒータ(発熱体)3の上に設
け、薄膜構造部2の周辺部には設けないようにすれば、
薄膜構造部2の周辺部の膜厚を薄く維持できるため、薄
膜構造部2から基板1の厚肉部への熱逃げを抑制でき
る。結果、ヒータ3の消費電力が増大する等の問題を回
避することができる。
As shown in FIG. 7, if the protective film 10 is provided on at least the heater (heating element) 3 in the thin film structure portion 2 and is not provided in the peripheral portion of the thin film structure portion 2,
Since the film thickness of the peripheral portion of the thin film structure portion 2 can be kept thin, heat escape from the thin film structure portion 2 to the thick portion of the substrate 1 can be suppressed. As a result, it is possible to avoid a problem such as an increase in power consumption of the heater 3.

【0065】また、保護膜10は、上記図6に示す様
に、センサの最表面に設けられていなくても、少なくと
も配線部3〜5、7の上を被覆していれば良い。例え
ば、図6において、ヒータ3と測温体5とを被覆するよ
うに、上部絶縁膜としてのシリコン酸化膜13と上部絶
縁膜としてのシリコン窒化膜14との間に、保護膜10
を介在させても良い。
Further, as shown in FIG. 6, the protective film 10 does not have to be provided on the outermost surface of the sensor as long as it covers at least the wiring portions 3 to 5, 7. For example, in FIG. 6, the protective film 10 is provided between the silicon oxide film 13 as the upper insulating film and the silicon nitride film 14 as the upper insulating film so as to cover the heater 3 and the temperature sensing element 5.
May be interposed.

【0066】この場合、上部絶縁膜13、14の形成工
程の間に、保護膜形成工程を行えば良い。そして、この
場合、少なくとも、下部絶縁膜11、12の異物による
エッチングは抑えられるため、薄膜構造部2が切れて破
損に至ることはなくなる。
In this case, the protective film forming step may be performed between the forming steps of the upper insulating films 13 and 14. In this case, at least etching of the lower insulating films 11 and 12 due to foreign matter is suppressed, so that the thin film structure 2 is not cut and damaged.

【0067】(他の実施形態)なお、上記第1実施形態
と第2実施形態とを組み合わせたものとしても良い。こ
の場合、リード部7の一端側の長手方向が、薄膜構造部
2に発生する温度分布の等温線の法線方向に沿ったもの
になると共に、少なくともヒータ3の上が耐エッチング
性を有する保護膜10によって被覆された構成を有する
こととなるため、上記第1実施形態の効果に第2実施形
態の効果が加わったものを実現できる。
(Other Embodiments) The first embodiment and the second embodiment may be combined. In this case, the longitudinal direction on one end side of the lead portion 7 is along the normal direction of the isotherm of the temperature distribution generated in the thin film structure portion 2, and at least the heater 3 is protected against etching. Since the structure is covered with the film 10, the effect of the second embodiment is added to the effect of the first embodiment described above.

【0068】以上、フローセンサについて本発明を説明
してきたが、本発明は、加熱型の薄膜式センサ、例え
ば、薄膜構造部にヒータを含む抵抗膜を有するガスセン
サや湿度センサ等にも適用可能である。
Although the present invention has been described above with respect to the flow sensor, the present invention is also applicable to a heating type thin film sensor, for example, a gas sensor or a humidity sensor having a resistive film including a heater in a thin film structure. is there.

【0069】要するに、本発明は、基板の空洞部上に設
けられた薄膜構造部と、薄膜構造部に形成された少なく
とも発熱体を含む抵抗膜と、一端が抵抗膜と電気的に接
続され他端側が基板のうち薄膜構造部以外の部位にまで
引き出されて形成されたリード部とを備える薄膜式セン
サに対して適用可能である。
In summary, according to the present invention, the thin film structure portion provided on the cavity of the substrate, the resistance film including at least the heating element formed in the thin film structure portion, one end of which is electrically connected to the resistance film, etc. The present invention is applicable to a thin-film sensor including an end portion and a lead portion formed by being drawn out to a portion of the substrate other than the thin-film structure portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係るフローセンサの要
部を示す上面図である。
FIG. 1 is a top view showing a main part of a flow sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す薄膜構造部における等温線とリード
部との位置関係を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an isotherm and a lead portion in the thin film structure portion shown in FIG.

【図3】上記第1実施形態の第2の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second example of the first embodiment.

【図4】上記第1実施形態の第3の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a third example of the first embodiment.

【図5】本発明の第2実施形態に係るフローセンサの上
面図である。
FIG. 5 is a top view of a flow sensor according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5に示すフローセンサにおける薄膜構造部お
よびその近傍部の概略断面図である。
6 is a schematic cross-sectional view of a thin film structure portion and its vicinity in the flow sensor shown in FIG.

【図7】上記第2実施形態の変形例としてのフローセン
サの上面図である。
FIG. 7 is a top view of a flow sensor as a modified example of the second embodiment.

【図8】従来のフローセンサの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional flow sensor.

【図9】図8中のA−A線に沿った断面構成を示す図で
ある。
9 is a diagram showing a cross-sectional configuration along the line AA in FIG.

【図10】従来のフローセンサの薄膜構造部近傍を示す
上面図である。
FIG. 10 is a top view showing the vicinity of a thin film structure portion of a conventional flow sensor.

【図11】従来のフローセンサの薄膜構造部における等
温線とリード部との位置関係を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a positional relationship between an isotherm and a lead portion in a thin film structure portion of a conventional flow sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板(基板)、2…薄膜構造部、3…ヒー
タ(発熱体)、5…測温体、6…空洞部、7…リード
部、10…保護膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate (substrate), 2 ... Thin film structure part, 3 ... Heater (heating element), 5 ... Temperature measuring body, 6 ... Cavity part, 7 ... Lead part, 10 ... Protective film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/12 G01F 1/68 104A 104C Fターム(参考) 2F035 EA08 2G046 AA01 AA09 BA01 BB02 BC07 BF05 DB05 DC14 EA02 EA07 EA09 EA11 EA12 FB02 FB06 FE03 FE10 FE25 FE31 FE38 FE41 FE46 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 27/12 G01F 1/68 104A 104C F term (reference) 2F035 EA08 2G046 AA01 AA09 BA01 BB02 BC07 BF05 DB05 DC14 EA02 EA07 EA09 EA11 EA12 FB02 FB06 FE03 FE10 FE25 FE31 FE38 FE41 FE46

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空洞部(6)を有する基板(1)と、 この基板の前記空洞部上に設けられた薄膜構造部(2)
と、 この薄膜構造部に形成された少なくとも発熱体を含む抵
抗膜(3、5)と、 一端が前記抵抗膜と電気的に接続され、他端側が前記基
板のうち前記薄膜構造部以外の部位にまで引き出されて
形成されたリード部(7)とを備える薄膜式センサにお
いて、 前記リード部の一端側は、その長手方向が、前記薄膜構
造部に発生する温度分布の等温線の法線方向となるよう
な形状になっていることを特徴とする薄膜式センサ。
1. A substrate (1) having a cavity (6), and a thin film structure (2) provided on the cavity of the substrate.
A resistance film (3, 5) including at least a heating element formed in the thin film structure portion, one end electrically connected to the resistance film, and the other end side of the substrate other than the thin film structure portion In a thin-film sensor including a lead portion (7) formed by being drawn up to the end, the longitudinal direction of one end side of the lead portion is a normal direction of an isotherm of a temperature distribution generated in the thin-film structure portion. A thin-film sensor characterized by having a shape such that
【請求項2】 前記リード部(7)の前記一端側の幅
が、当該一端側に接続されている前記抵抗膜(3、5)
の幅と同一であることを特徴とする請求項1に記載の薄
膜式センサ。
2. The resistance film (3, 5) having a width on the one end side of the lead portion (7) connected to the one end side.
2. The thin film sensor according to claim 1, wherein the thin film sensor has the same width.
【請求項3】 前記リード部(7)は、前記一端側から
前記他端側に向かって徐々に幅が広くなった形状となっ
ていることを特徴とする請求項1に記載の薄膜式セン
サ。
3. The thin-film sensor according to claim 1, wherein the lead portion (7) has a shape in which the width gradually increases from the one end side to the other end side. .
【請求項4】 少なくとも前記発熱体(3)の上は、耐
エッチング性を有する保護膜(10)によって被覆され
ていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1
つに記載の薄膜式センサ。
4. The heating element (3) is covered with a protective film (10) having etching resistance at least on the heating element (3).
Thin film type sensor described in.
【請求項5】 前記保護膜(10)が、アルミナまたは
フッ素系皮膜であることを特徴とする請求項4に記載の
薄膜式センサ。
5. The thin film sensor according to claim 4, wherein the protective film (10) is an alumina or fluorine-based film.
【請求項6】 前記抵抗膜は、前記発熱体(5)に加え
て測温体(5)を有するものであり、 前記発熱体を加熱駆動しつつ流体の流れによる前記測温
体の温度変化に基づいて前記流体の流量を測定するよう
にしたフローセンサとして用いられるようになっている
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記
載の薄膜式センサ。
6. The resistance film has a temperature measuring element (5) in addition to the heating element (5), and the temperature change of the temperature measuring element due to the flow of fluid while heating the heating element. The thin film sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the thin film sensor is used as a flow sensor configured to measure the flow rate of the fluid based on the above.
【請求項7】 空洞部(6)を有する基板(1)と、 この基板の前記空洞部上に設けられた薄膜構造部(2)
と、 この薄膜構造部に形成された発熱体(3)および測温体
(5)と、 一端が前記発熱体および前記測温体と電気的に接続さ
れ、他端側が前記基板のうち前記薄膜構造部以外の部位
にまで引き出されて形成されたリード部(7)とを備
え、 前記発熱体を加熱駆動しつつ流体の流れによる前記測温
体の温度変化に基づいて流体の流量を測定するようにし
たフローセンサにおいて、 少なくとも前記発熱体の上は、耐エッチング性を有する
保護膜(10)によって被覆されていることを特徴とす
るフローセンサ。
7. A substrate (1) having a cavity (6) and a thin film structure (2) provided on the cavity of the substrate.
A heating element (3) and a temperature measuring element (5) formed in the thin film structure, one end electrically connected to the heating element and the temperature measuring element, and the other end side of the thin film of the substrate. And a lead portion (7) formed by being drawn to a portion other than the structure portion, and the flow rate of the fluid is measured based on a temperature change of the temperature sensing element due to the flow of the fluid while heating and driving the heating element. In the above flow sensor, at least the heating element is covered with a protective film (10) having etching resistance.
【請求項8】 前記保護膜(10)が、アルミナまたは
フッ素系皮膜であることを特徴とする請求項7に記載の
フローセンサ。
8. The flow sensor according to claim 7, wherein the protective film (10) is an alumina or fluorine-based film.
【請求項9】 前記保護膜(10)は、前記測温体
(3)および前記リード部(7)の上も被覆しているこ
とを特徴とする請求項7または8に記載のフローセン
サ。
9. The flow sensor according to claim 7, wherein the protective film (10) also covers the temperature measuring element (3) and the lead portion (7).
【請求項10】 前記リード部(7)の他端は、外部と
電気的に接続するためのパッド部(8)が設けられてお
り、前記保護膜(10)は、前記パッド部も被覆してい
ることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1つに
記載のフローセンサ。
10. The other end of the lead part (7) is provided with a pad part (8) for electrically connecting to the outside, and the protective film (10) also covers the pad part. The flow sensor according to any one of claims 7 to 9, characterized in that:
【請求項11】 前記保護膜(10)は、前記薄膜構造
部(2)の周辺部には設けられていないことを特徴とす
る請求項7ないし10のいずれか1つに記載のフローセ
ンサ。
11. The flow sensor according to claim 7, wherein the protective film (10) is not provided in the peripheral portion of the thin film structure portion (2).
【請求項12】 空洞部(6)を有する基板の前記空洞
部上に薄膜構造部(2)を形成し、この薄膜構造部に発
熱体(3)および測温体(5)を設けると共に、一端が
前記発熱体および前記測温体と電気的に接続され他端側
が前記基板のうち前記薄膜構造部以外の部位にまで引き
出されたリード部(7)を形成するようにしたフローセ
ンサの製造方法において、 少なくとも前記発熱体の上を被覆する保護膜(10)を
形成する工程を備え、この工程では、前記保護膜として
アルミナ膜を原子層成長法(ALE法)によって形成す
ることを特徴とするフローセンサの製造方法。
12. A thin film structure (2) is formed on the cavity of a substrate having a cavity (6), and a heating element (3) and a temperature measuring element (5) are provided in the thin film structure. Manufacture of a flow sensor in which one end is electrically connected to the heating element and the temperature measuring element, and the other end side forms a lead portion (7) drawn to a portion of the substrate other than the thin film structure portion. The method includes a step of forming a protective film (10) covering at least the heating element, and in this step, an alumina film is formed as the protective film by an atomic layer growth method (ALE method). Flow sensor manufacturing method.
【請求項13】 空洞部(6)を有する基板の前記空洞
部上に薄膜構造部(2)を形成し、この薄膜構造部に発
熱体(3)および測温体(5)を設けると共に、一端が
前記発熱体および前記測温体と電気的に接続され他端側
が前記基板のうち前記薄膜構造部以外の部位にまで引き
出されたリード部(7)を形成するようにしたフローセ
ンサの製造方法において、 少なくとも前記発熱体の上を被覆する保護膜(10)を
形成する工程を備え、この工程では、前記保護膜として
フッ素系皮膜をプラズマ重合法によって形成することを
特徴とするフローセンサの製造方法。
13. A thin film structure (2) is formed on the cavity of a substrate having a cavity (6), and a heating element (3) and a temperature measuring element (5) are provided in the thin film structure. Manufacture of a flow sensor in which one end is electrically connected to the heating element and the temperature measuring element, and the other end side forms a lead portion (7) drawn to a portion of the substrate other than the thin film structure portion. The method comprises a step of forming a protective film (10) covering at least the heating element, and in this step, a fluorine-based film is formed as the protective film by a plasma polymerization method. Production method.
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