JP2003042824A - フローセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】素子を配置した部位における気流の剥離現象を
抑制して高精度に流量測定を行うことができるフローセ
ンサを提供する。 【解決手段】フローセンサは、シリコン基板の上面に下
層側絶縁膜２，３が形成され、この下層側絶縁膜２，３
の上に素子４が配置されるとともに素子４の上に上層側
絶縁膜７，８が形成され、さらに、素子４の下方におけ
るシリコン基板に貫通孔が形成されている。上層側絶縁
膜７，８に含まれるシリコン酸化膜７の膜厚ｔ_u１が、
下層側絶縁膜２，３に含まれるシリコン酸化膜３の膜厚
ｔ_d２よりも厚くなっており、ｔ_u１／ｔ_d２＞１．２２
を満たしている。上層側絶縁膜７，８の平均応力平均応
力σ_up・avは、下層側絶縁膜２，３の平均応力σ_down・av
よりも圧縮側となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フローセンサに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平１１−１９４０４３号公報におい
ては、素子より下部の膜を軽度の引張応力とし、素子の
被覆膜（素子より上部の膜）も軽度の引張応力としてい
る。即ち、素子の上部の膜と下部の膜をほとんど同じ応
力としている。

【０００３】ここで、素子の上下の膜全体を軽度の引張
応力としているのは、膜全体が引張応力となればなるほ
ど膜の耐圧は低下し、また膜全体が圧縮応力となると膜
は座屈するので、膜が座屈せずかつできるだけ耐圧を上
げるために、膜全体を弱い引張応力としている。また、
素子の上部の膜と下部の膜をともに軽度の引張応力とし
ているのは、センサの長期安定性を確保するためであ
る。

【０００４】一般に、これら素子の上下の膜は、それぞ
れ、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の組み合わせで作
られている。シリコン窒化膜は引張応力を有することが
多く、シリコン酸化膜は圧縮応力を有することが多いの
で、これらの膜厚比を調節することで、素子の上と下の
膜の応力を所望の応力にすることが可能であり、軽度の
引張応力とすることが実現できる。ここで、素子の上下
の膜を同様に軽度の引張応力としようとすると、素子の
上と下の膜のそれぞれが窒化膜と酸化膜からなり、かつ
それらの膜厚比がほぼ等しくなければならない。つま
り、次式のような関係が成り立つ。 （上部膜内の窒化膜の膜厚の合計）／（上部膜内の酸化膜の膜厚の合計） ＝（下部膜内の窒化膜の膜厚の合計）／（下部膜内の酸化膜の膜厚の合計） ・・・（１） ところで、高流量まで測定するためのフローセンサで
は、素子を配した膜付近の流れの剥離が問題となる。一
般に、剥離は膜が下に凸状にたわんでいるときに起こ
り、空気の流量が多いほど起こりやすい。剥離点より後
ろでは、不規則な渦を伴う剥離域となるので、流量の測
定は難しい。

【０００５】シリコン窒化膜は引張応力、シリコン酸化
膜は圧縮応力、素子を構成する白金膜（Ｐｔ膜）は引張
応力であることが多いが、前述の（１）式が成り立つよ
うにセンサを設計すると、膜は下に凸状にたわむ。従っ
て、高流量を測ろうとすると剥離が生じ、流量を正しく
測定できないという課題が残る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような背
景の下になされたものであり、その目的は、素子を配置
した部位における気流の剥離現象を抑制して高精度に流
量測定を行うことができるフローセンサを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のフロー
センサは、上層側絶縁膜の平均応力を、下層側絶縁膜の
平均応力よりも圧縮側としたことを特徴としている。こ
のようにすると、素子を上下から挟んでいる上層側・下
層側絶縁膜において、素子を配置した部位が下側に反っ
た状態（下に凸となった状態）となることはなく下側に
反ることに伴う気流の剥離現象は生じない。即ち、素子
を配置した部位の反りが無い、あるいは、上側に反った
状態（上に凸となった状態）とすることができ、素子を
配置した部位における気流の剥離現象を抑制して高精度
に流量測定を行うことができる。

【０００８】特に、請求項２に記載のように、上層側絶
縁膜と下層側絶縁膜のうち少なくともいずれか一方は、
シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の積層体であり、さら
に、請求項３に記載のように、シリコン窒化膜とシリコ
ン酸化膜の積層体として、最表面にシリコン窒化膜を配
置すると、当該シリコン窒化膜を表面保護膜として機能
させることができ好ましいものとなる。

【０００９】また、請求項４に記載のように、上層側絶
縁膜に含まれるシリコン酸化膜の膜厚が、下層側絶縁膜
に含まれるシリコン酸化膜の膜厚よりも厚いと、請求項
１に記載のように上層側絶縁膜の平均応力を下層側絶縁
膜の平均応力よりも圧縮側にすることが可能となる。

【００１０】加えて、請求項５に記載のように、上層側
絶縁膜に含まれるシリコン酸化膜の膜厚ｔ_u１と、下層
側絶縁膜に含まれるシリコン酸化膜の膜厚ｔ_d２の関係
として、ｔ_u１／ｔ_d２＞１．２２を満たすようにする
と、より確実に、素子を配置した部位の反りが無い、あ
るいは、上側に反った状態（上に凸となった状態）とす
ることができる。

【００１１】また、請求項６，７に記載のように、素子
は、引張応力の材料、特に白金を含む材料であると、実
用上好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明を具体化した実施
の形態を図面に従って説明する。図１には、本実施の形
態における感熱式フローセンサを示し、センサ平面とそ
の平面でのＡ−Ａ断面を示す。

【００１３】単結晶シリコン基板（半導体基板）１の上
面には、シリコン窒化膜２が形成されるとともにその上
にシリコン酸化膜３が形成されている。両膜２，３は基
板１上面において全面にわたり形成されている。さら
に、シリコン酸化膜３の上には素子４，５が配置されて
いる。素子４，５は金属薄膜（低抵抗材料）よりなり、
詳しくは白金（Ｐｔ）の膜を用いている。素子４はヒー
タ（発熱素子）であり、素子５は測温体（温度測定素
子）であり、これら素子４，５は基板１の上面における
中央部に配置されている。さらに本センサにおいては流
体温度計６がシリコン酸化膜３の上において基板上面で
のやや外周側に配置されている。流体温度計６は白金
（Ｐｔ）の膜よりなる。ヒータ４と測温体５と流体温度
計６の配置位置としては、気体の流れる方向に対し最も
下流側にヒータ４が、また、最も上流側に流体温度計６
が、さらに、ヒータ４と流体温度計６の間に測温体５が
配置されている。ヒータ４と測温体５と流体温度計６は
帯状をなしている。

【００１４】さらに、ヒータ４と測温体５と流体温度計
６の上にはシリコン酸化膜７が形成されるとともにその
上にはシリコン窒化膜８が形成されている。両膜７，８
は基板１上面において全面にわたり形成されており、こ
の積層体７，８にてヒータ４と測温体５と流体温度計６
を被覆している。

【００１５】一方、単結晶シリコン基板１の中央部分に
は上下に貫通する貫通孔１０が形成されている。貫通孔
１０の上側開口部において前述のヒータ４と測温体５が
位置し、流体温度計６は貫通孔１０の開口部よりも外側
に位置している。この貫通孔１０は基板１を裏面（下
面）からエッチングすることにより形成したものであ
る。帯状をなすヒータ４及び測温体５は貫通孔１０の開
口部から基板１の外周部に延びている。シリコン基板１
の外周部においてシリコン窒化膜８の上にはヒータ４の
パッド（電気接続部）４ａ，４ｂと測温体５のパッド５
ａ，５ｂと流体温度計６のパッド６ａ，６ｂが形成され
ている。そして、パッド４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６
ａ，６ｂを用いてボンディングワイヤ（接続端子）を引
き出すことができるようになっている。

【００１６】本例では、シリコン窒化膜２とシリコン酸
化膜３が下層側絶縁膜となり、シリコン酸化膜７とシリ
コン窒化膜８が上層側絶縁膜となる。下層側絶縁膜とし
てのシリコン窒化膜２とシリコン酸化膜３の積層体は、
最表面（図１のＡ−Ａ断面では下面）にシリコン窒化膜
２が配置されることになる。また、上層側絶縁膜として
のシリコン酸化膜７とシリコン窒化膜８の積層体は、最
表面（図１のＡ−Ａ断面では上面）にシリコン窒化膜８
がパッシベーション膜として配置されることになる。

【００１７】このように本フローセンサは、シリコン基
板１の上面に下層側絶縁膜２，３が形成され、この下層
側絶縁膜２，３の上に素子４，５が配置されるとともに
素子４，５の上に上層側絶縁膜７，８が形成され、さら
に、素子４，５の下方におけるシリコン基板１に貫通孔
１０が形成されている。また、本例では、素子４，５を
上下方向から挟み込んだ下層側絶縁膜２，３および上層
側絶縁膜７，８が、貫通孔１０の上側開口部に形成され
たダイアフラム（薄肉部）となる。

【００１８】次に、本フローセンサの動作について説明
する。この種の感熱式フローセンサでは、まず流体温度
計６を形成する金属配線の抵抗値変動から流体の温度を
測定する。そして、流体温度計６から得られる流体温度
よりも一定温度（例えば２００℃）高い温度になるよう
に、ヒータ４に印加する電圧をフィードバック制御しな
がら加熱する。流体が流れることにより、ヒータ４より
も上流側に配置されている測温体５は熱を奪われて温度
が下がり、この温度を抵抗値の変化として読み取って、
流体の流速が計測される。

【００１９】ここで、ヒータ４の温度を流体温度計６に
対して一定温度だけ高くしているのは、流体の温度が変
化した場合でも流量を正しく検知するため（温度特性を
良くするため）であるが、流体の温度が一定であること
がわかっている場所で使うことが明らかな場合には、流
体温度計６は不要であり、もちろん、フィードバック制
御も不要であり、流体温度計６を無くすことによって、
コストを下げることも可能である。

【００２０】また、測温体５の位置に関して、ヒータ４
の上流側に測温体５を配置したが、測温体５はヒータ４
の下流にあってもよい。あるいは、下流と上流の両方に
あってもよい。あるいは、上流・下流でなくても、流れ
によって温度が変化する場所であれば、どこにあっても
よい。

【００２１】次に、本実施の形態におけるフローセンサ
の特徴的部分について説明する。図２の左側に図１のＹ
部の拡大図を示す。図２の左側に示すように、下層側絶
縁膜であるシリコン窒化膜２の膜厚をｔ_d１、同じく下
層側絶縁膜であるシリコン酸化膜３の膜厚をｔ_d２、上
層側絶縁膜であるシリコン酸化膜７の膜厚をｔ_u１、同
じく上層側絶縁膜であるシリコン窒化膜８の膜厚をｔ_u
２としたとき、シリコン窒化膜２の膜厚ｔ_d１とシリコ
ン窒化膜８の膜厚ｔ_u２が等しく（ｔ_d１＝ｔ_u２）、か
つ、シリコン酸化膜７の膜厚ｔ_u１がシリコン酸化膜３
の膜厚ｔ_d２よりも厚くなっている（ｔ_u１＞ｔ_d２）。
より詳しくは、ｔ_u１／ｔ_d２＞１．２２を満たしてい
る。このようにすることにより、図２の右側に示すよう
に上層側絶縁膜７，８の平均応力σ_up・avを、下層側絶
縁膜２，３の平均応力σ_down・avよりもΔσだけ圧縮側
としている。

【００２２】具体的な膜厚としては、シリコン窒化膜２
の膜厚ｔ_d１を０．１２μｍ、シリコン酸化膜３の膜厚
ｔ_d２を０．３μｍ、シリコン酸化膜７の膜厚ｔ_u１を
０．７μｍ、シリコン窒化膜８の膜厚ｔ_u２を０．１２
μｍとしている。

【００２３】なお、膜の平均応力σ_avは、膜の数がｎ
（ｎ＝１，２，３，…）の積層体の場合、各膜の厚さを
ｔ１，ｔ２，…，ｔｎとし、各膜の応力をσ１，σ２，
…，σｎとすると、

【００２４】

【数１】

【００２５】で表すことができる。無論、単層（ｎ＝
１）の場合には、平均応力σ_avはσ１である。また、上
層側絶縁膜７，８の平均応力σ_up・avは圧縮応力であ
り、下層側絶縁膜２，３の平均応力σ_down・avは引張応
力である。さらに、ダイアフラム全体の平均応力、つま
り、素子４，５の上層側及び下層側の絶縁膜（膜２，
３，７，８の積層体）における応力は弱い引張応力とな
っている。

【００２６】このように、シリコン酸化膜は圧縮応力で
あり、シリコン窒化膜は引張応力であり、上層側絶縁膜
が圧縮応力であるとともに、下層側絶縁膜が引張応力で
あり、しかも、ダイアフラム全体の平均応力が弱い引張
応力となっている。換言すれば、そうなるようにそれぞ
れの膜厚ｔ_d１，ｔ_d２，ｔ_u１，ｔ_u２を調整している。
従って、ダイアフラム全体が上に少し凸（あるいはフラ
ット）となっており、剥離が生ぜず、高流量域までの測
定が可能である。

【００２７】もちろん、膜（ダイアフラム）の変形を抑
えるには膜厚を厚くする等の工夫もできるが、こうする
と膜（ダイアフラム）を通してヒータ４からの熱の逃げ
が激しく、消費電力の大きなセンサとなってしまう。ま
た、ダイアフラム全体（膜全体）の応力についても引張
応力が強ければダイアフラム（膜）は破壊しやすく、ま
た、圧縮応力になるとダイアフラムは座屈してしまうの
で、軽度の引張応力にしておくことが最適である。

【００２８】こうして、ダイアフラム（膜全体）の厚さ
（＝ｔ_d１＋ｔ_d２＋ｔ_u１＋ｔ_u２）と平均応力を変更せ
ず、ダイアフラム内の応力分布を変更することによっ
て、素子４，５の上下での窒化膜のトータルの膜厚（＝
ｔ_d１＋ｔ_u２）を同じにしたまま、ダイアフラム（膜全
体）の応力と強度と信頼性（耐圧、耐エッチング性、耐
久性）を失うことなく、高流量域まで正しく測定できる
フローセンサを実現することができる。

【００２９】次に、本フローセンサの製造方法につい
て、図３，４を用いて説明する。まず、図３（ａ）に示
すように、単結晶シリコン基板１の上面に下層側絶縁膜
としてのシリコン窒化膜２を形成するとともにその上に
同じく下層側絶縁膜としてのシリコン酸化膜３を形成す
る。そして、ヒータ４、測温体５、流体温度計６となる
Ｐｔ膜を真空蒸着機により２０００Å堆積させる。な
お、Ｐｔ膜の下面における接着層として５０ÅのＴｉ層
（図示略）を用いている。

【００３０】さらに、Ｐｔ膜に対しヒータ、測温体、流
体温度計として所定の形状となるようにパターニング
（エッチング）する。その後、図３（ｂ）に示すよう
に、ヒータ４、測温体５、流体温度計６の上を含むシリ
コン酸化膜３の上に上層側絶縁膜としてのシリコン酸化
膜７を形成するとともに、その上に同じく上層側絶縁膜
としてのシリコン窒化膜８を形成する。この上層側絶縁
膜７，８を形成する工程において、上層側絶縁膜７，８
の平均応力が、下層側絶縁膜２，３の平均応力よりも圧
縮側となるように形成する。つまり、上層側絶縁膜７，
８の形成工程と下層側絶縁膜２，３の形成工程のうち少
なくともいずれか一方は、シリコン窒化膜とシリコン酸
化膜の積層体を形成する工程を含み、シリコン窒化膜と
シリコン酸化膜の積層体の形成工程は、最表面にシリコ
ン窒化膜２，８を形成するものであり、上層側絶縁膜
７，８に含まれるシリコン酸化膜７の膜厚ｔ_u１が、下
層側絶縁膜２，３に含まれるシリコン酸化膜３の膜厚ｔ
_d２よりも厚くなるように形成し、特に、ｔ_u１／ｔ_d２
＞１．２２の関係式を満たすように形成する。

【００３１】この後、図３（ｃ）に示すように、上層側
絶縁膜７，８の一部をエッチングにて除去してコンタク
トホール２０を形成する。引き続き、全面に５０００Å
のＡｕを蒸着した後、図４（ａ）に示すように、不要箇
所をエッチングにて除去して（パターニングして）パッ
ド４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを形成する。さ
らに、図４（ｂ）に示すように、基板１の裏面に、シリ
コン窒化膜やシリコン酸化膜等の膜２１を成膜し、この
膜２１での所定箇所をエッチングにて除去する。この膜
２１は基板の裏面からＳｉエッチングを行う時のマスク
として働く。

【００３２】そして、図４（ｃ）に示すように、シリコ
ン基板１の裏面からＴＭＡＨ溶液、ＫＯＨ溶液等で異方
性エッチングを行い、貫通孔１０を形成する。この際、
シリコン基板１におけるエッチングを行わない面（図中
の上面）でのダメージを避けるために、レジスト等で当
該基板上面側を保護膜にて覆った状態にてエッチングを
行うようにする。

【００３３】以上のようにして、図１に示すフローセン
サを製造することができる。次に、膜の応力分布による
反りのシミュレーションを行ったので、それを説明す
る。

【００３４】シミュレーションは、図５に示すように、
シリコン基板１の上面側での貫通孔１０の開口部におい
てＰｔよりなる素子４，５が下層側絶縁膜２，３と上層
側絶縁膜７，８に挟まれた状態で配置されたとき、貫通
孔１０の開口部の端部を固定端（ｘ＝０，ｘ＝１）と
し、貫通孔１０の開口部の中心部（ｘ＝０．５）での上
下方向での反り量を算出した。

【００３５】膜厚条件は、次の（ｉ），（ｉｉ），（ｉ
ｉｉ）の３種類とした。 （ｉ）として、図６に示すように、下層側絶縁膜として
シリコン窒化膜が０．１２μｍ、シリコン酸化膜が０．
５μｍ、上層側絶縁膜としてシリコン酸化膜が０．５μ
ｍ、シリコン窒化膜が０．１２μｍである。 （ｉｉ）として、図７に示すように、下層側絶縁膜とし
てシリコン窒化膜が０．１２μｍ、シリコン酸化膜が
０．７μｍ、上層側絶縁膜としてシリコン酸化膜が０．
３μｍ、シリコン窒化膜が０．１２μｍである。 （ｉｉｉ）として、図８に示すように、下層側絶縁膜と
してシリコン窒化膜が０．１２μｍ、シリコン酸化膜が
０．３μｍ、上層側絶縁膜としてシリコン酸化膜が０．
７μｍ、シリコン窒化膜が０．１２μｍである。

【００３６】（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）はともにダ
イアフラム（膜）の平均応力は等しく、弱い引張応力と
なっている。（ｉ）は上の膜、下の膜ともに弱い引張応
力としたものであり、（ｉｉ）は上の膜を引張応力、下
の膜を圧縮応力としたものであり、（ｉｉｉ）は、上の
膜を圧縮応力、下の膜を引張応力としたものである。

【００３７】図６の（ｉ）は、特開平１１−１９４０４
３号公報に相当するが、この場合は図６の下側に示すよ
うにダイアフラム（膜）が下に凸となっており、その反
り量（変位量）は０．０６μｍであった。また、図７の
（ｉｉ）は、（ｉ）に比べ窒化膜の膜厚および酸化膜の
膜厚はトータルでは変わらないが、上の酸化膜の膜厚を
薄くし、下の酸化膜の膜厚を厚くした場合である。この
場合には、図７の下側に示すように、ダイアフラム
（膜）は（ｉ）よりもさらに下にたわみ、その反り量
（変位量）は０．２５μｍであった。さらに、図８の
（ｉｉｉ）は、本実施形態に相当し、（ｉ）に比べ（ｉ
ｉ）とは逆に上の酸化膜の膜厚を厚くし、下の酸化膜の
膜厚を薄くした場合である。この場合には、図８の下側
に示すように、ダイアフラム（膜）が上に凸となってお
り、その反り量（変位量）は０．１５μｍであった。

【００３８】これらのデータをまとめたものが図９であ
る。図９において横軸は、（上層側絶縁膜でのシリコン
酸化膜の膜厚）／（下層側絶縁膜と上層側絶縁膜での全
部のシリコン酸化膜の膜厚）であり、縦軸は反り量であ
る。図９には前述の（ｉ），（ｉｉ），（ｉｉｉ）の反
り量の検出結果をプロットするとともに、このプロット
点を最小二乗法で直線近似している。最小二乗法で直線
近似した線における反り量＝０での横軸の値は０．５５
であった。従って、（上層側絶縁膜でのシリコン酸化膜
の膜厚）／（下層側絶縁膜でのシリコン酸化膜の膜厚）
が、０．５５／（１−０．５５）＝１．２２よりも大き
いとき、ダイアフラム（膜）は上に凸またはフラットに
なることになる。

【００３９】図６の（ｉ）の場合には、図１０（ａ）に
示すように、高流量域では流れの剥離が生じる。即ち、
上下の酸化膜を同じ膜厚とした場合には膜の部分は下に
凸となり、高流量の時に剥離が生じてしまう。また、図
７の（ｉｉ）の場合には、（ｉ）の場合よりも反り量が
大きいので流れの剥離は（ｉ）よりも低い流量域で生じ
てしまう。

【００４０】これに対し図８の（ｉｉｉ）の場合には、
たわみが上に凸であり、図１０（ｃ）に示すように、流
れの剥離は生じないので、高流量域まで測定可能であ
る。即ち、上の酸化膜の膜厚を下の酸化膜の膜厚よりも
厚くすることによりダイアフラム（膜）の部分は上に凸
となり、高流量の時にも剥離は生じない。また、たわみ
が上下方向において「０」の場合にも、図１０（ｂ）に
示すように、流れの剥離は生じないので、高流量域まで
測定可能である。

【００４１】つまり、特開平１１−１９４０４３号公報
においては、素子の上下の膜をともに弱い引張応力と
し、かつ、全体の平均応力も弱い引張応力とすること
で、ダイアフラムの安定性を増しているが、このような
膜においては図６のシミュレーション結果によりダイア
フラムが下に凸となってしまう。これに対し本実施形態
においては、膜全体を弱い引張応力とすることは変わら
ないが、膜内の応力分布を変化させたことによって反り
を制御することができる。

【００４２】以上説明してきたように、ダイアフラム内
での素子の上の膜と素子の下の膜とで膜厚分布を異なら
せダイアフラム全体の平均応力を弱い引張応力としたま
ま、またダイアフラムの膜厚を増やすことなく、ダイア
フラムのたわみを上に凸（または０）とし、高流量域に
おいても流れの剥離が生ぜず、高流量まで測定可能なフ
ローセンサとすることができる。

【００４３】このように本実施形態のフローセンサは下
記の特徴を有する。 （イ）図２に示すように、上層側絶縁膜７，８の平均応
力σ_up・avを、下層側絶縁膜２，３の平均応力σ_down・av
よりも圧縮側とした。よって、素子４，５を上下から挟
んでいる上層側・下層側絶縁膜２，３，７，８におい
て、素子４，５を配置した部位が下側に反った状態（下
に凸となった状態）となることはなく下側に反ることに
伴う気流の剥離現象は生じない。即ち、素子４，５を配
置した部位の反りが無い、あるいは、上側に反った状態
（上に凸となった状態）とすることができ、素子４，５
を配置した部位における気流の剥離現象を抑制して高精
度に流量測定を行うことができる。 （ロ）図２に示すように、上層側絶縁膜と下層側絶縁膜
のうち少なくともいずれか一方は、シリコン窒化膜とシ
リコン酸化膜の積層体であり、さらに、シリコン窒化膜
とシリコン酸化膜の積層体として、最表面にシリコン窒
化膜２，８を配置すると、当該シリコン窒化膜２，８を
表面保護膜として機能させることができ好ましいものと
なる。 （ハ）図２に示すように、上層側絶縁膜に含まれるシリ
コン酸化膜７の膜厚ｔ_u１を、下層側絶縁膜に含まれる
シリコン酸化膜３の膜厚ｔ_d２よりも厚くしたので、上
層側絶縁膜の平均応力σ_up・avを下層側絶縁膜の平均応
力σ_down・avよりも圧縮側にすることが可能となる。 （ニ）特に、上層側絶縁膜に含まれるシリコン酸化膜７
の膜厚ｔ_u１と、下層側絶縁膜に含まれるシリコン酸化
膜３の膜厚ｔ_d２の関係として、図９に示す結果から、
ｔ_u１／ｔ_d２＞１．２２を満たすようにすると、より確
実に、素子４，５を配置した部位の反りが無い、あるい
は、上側に反った状態（上に凸となった状態）とするこ
とができる。 （ホ）素子４，５として、引張応力を有する材料、特に
白金を含む材料で構成するとよい。

【００４４】以下に応用例を説明する。絶縁膜の材料と
して、シリコン酸化膜・シリコン窒化膜の他にも、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ＳｉＯＮ、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｍ
ｇＯ膜などの膜（単一の膜）、あるいはこれらの膜を積
層した膜（多層膜）を用いてもよい。

【００４５】また、素子４，５の材料として、Ｐｔ系材
料の他にも、ポリシリコン、ＮｉＣｒ、ＴａＮ、Ｓｉ
Ｃ、Ｗ等を用いてもよい。さらに、フローセンサは図１
に示したものに限らず、図１１，１２に示すようにブリ
ッジ形状のフローセンサであってもよい。つまり、シリ
コン基板１の上面に、スリット３０を有する膜２，３，
７，８が形成され、スリット３０の下でのシリコン基板
１に凹部３１を形成したセンサに適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態におけるフローセンサを示す図。

【図２】 図１のＹ部およびその箇所での応力分布を示
す図。

【図３】 実施形態におけるフローセンサの製造工程を
説明するための断面図。

【図４】 実施形態におけるフローセンサの製造工程を
説明するための断面図。

【図５】 シミュレーションを説明するための図。

【図６】 シミュレーションを説明するための図。

【図７】 シミュレーションを説明するための図。

【図８】 シミュレーションを説明するための図。

【図９】 シミュレーションを説明するための図。

【図１０】 シミュレーションを説明するための図。

【図１１】 別例のフローセンサを示す斜視図。

【図１２】 図１１のＢ−Ｂ線での断面図。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２…シリコン窒化膜（下層絶縁
膜）、３…シリコン酸化膜（下層絶縁膜）、４…素子
（ヒータ）、５…素子（測温体）、７…シリコン酸化膜
（上層絶縁膜）、８…シリコン窒化膜（上層絶縁膜）、
１０…貫通孔、３１…凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和戸 弘幸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 竹内 幸裕 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板（１）の上面に下層側絶縁膜
   （２，３）が形成され、この下層側絶縁膜（２，３）の
   上に素子（４，５）が配置されるとともに当該素子
   （４，５）の上に上層側絶縁膜（７，８）が形成され、
   さらに、前記素子（４，５）の下方における前記半導体
   基板（１）に貫通孔（１０）または凹部（３１）を形成
   したフローセンサにおいて、 前記上層側絶縁膜（７，８）の平均応力（σ_up・av）
   を、前記下層側絶縁膜（２，３）の平均応力（σ
   _down・av）よりも圧縮側としたことを特徴とするフロー
   センサ。
2. 【請求項２】 前記上層側絶縁膜（７，８）と下層側絶
   縁膜（２，３）のうち少なくともいずれか一方は、シリ
   コン窒化膜（２，８）とシリコン酸化膜（３，７）の積
   層体であることを特徴とする請求項１に記載のフローセ
   ンサ。
3. 【請求項３】 前記シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の
   積層体は、最表面にシリコン窒化膜（２，８）を配置し
   たものであることを特徴とする請求項２に記載のフロー
   センサ。
4. 【請求項４】 前記上層側絶縁膜（７，８）に含まれる
   シリコン酸化膜（７）の膜厚（ｔ_u１）が、前記下層側
   絶縁膜（２，３）に含まれるシリコン酸化膜（３）の膜
   厚（ｔ_d２）よりも厚いことを特徴とする請求項１〜３
   のいずれか１項に記載のフローセンサ。
5. 【請求項５】 前記上層側絶縁膜（７，８）に含まれる
   シリコン酸化膜（７）の膜厚ｔ_u１と、前記下層側絶縁
   膜（２，３）に含まれるシリコン酸化膜（３）の膜厚ｔ
   _d２の関係として、 ｔ_u１／ｔ_d２＞１．２２ を満たしていることを特徴とする請求項４に記載のフロ
   ーセンサ。
6. 【請求項６】 前記素子（４，５）は、引張応力を有す
   る材料であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   １項に記載のフローセンサ。
7. 【請求項７】 前記素子（４，５）は、白金を含む材料
   であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に
   記載のフローセンサ。