JP2005515081A

JP2005515081A - 多孔質シリコンで封止するエアキャビティ技術またはマイクロチャネル技術を用いた低電力シリコン熱センサ及びマイクロ流体デバイス

Info

Publication number: JP2005515081A
Application number: JP2003562022A
Authority: JP
Inventors: ジー．ナシオプールー、アンドロウラ; カルツァス、グリゴリス; ニコラオスパゴニス、ディミトリオス
Original assignee: Ncsr Demokritos Institute Of Microelectronics
Current assignee: Ncsr Demokritos Institute Of Microelectronics
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2005-05-26
Also published as: CN1620402A; EP1467946A1; US7233000B2; US20050072926A1; WO2003062134A1; GR1004106B

Abstract

本発明は、特性の改良された微細化シリコン熱フローセンサを、基本的にヒータ（４）の各側の２つの集積化された一連の熱電対列（６，７）を使用することによって提供するものであり、これらの熱電対列は全て、空洞（３）の最上部の多孔質シリコン膜（２）の上に集積化される。空洞（３）を下に配する多孔質シリコン（２）はセンサ素子にとっての非常に良好な熱絶縁となって、ヒータ（４）を所定温度に維持するために必要な電力が非常に小さくなる。空洞（３）を下に配する多孔質シリコン膜（２）の形成プロセスは２工程の単一電気化学プロセスである。このプロセスは、陽極電流が比較的低いときに多孔質シリコン形成局面にあり、それに対してこの電流が所定値を超えるときに電気研磨局面に移る、という現象を基本に行われる。このプロセスは低電流で始まって多孔質シリコン（２）が形成され、そして次に電気研磨状態に遷移して下に空洞（３）が形成される。フローセンサ、ガスセンサ、ＩＲ検出器、湿度センサ及び熱電式発電機のような種々のタイプの熱センサ素子を、本発明が提案する方法を使用して記載する。さらに本発明は、マイクロ流体チャネル（１６）を多孔質シリコン（１７）及び空洞（１６）を形成する方法と同じ技術を使用して形成する方法を提供する。

Description

本発明は低電力シリコン熱センサ及びマイクロ流体デバイスに関し、これらのデバイスはマイクロマシン技術を使用して空洞を下に配する多孔質シリコン膜を電気化学的に形成する。熱センサの場合、クローズドタイプの構造（空洞の最上部に多孔質シリコン膜を設ける構造）を使用し、マイクロ流体の場合には同じ技術を使用して最上部に多孔質シリコン膜を有するマイクロチャネルを開口する。

シリコン熱フローセンサは、流体と１００〜１８０℃のオーダーの比較的高温に維持されるデバイスの発熱部分との間の熱交換を基本とする。シリコン熱ガスセンサでは、この温度は時には４００℃を超える必要がある。温度を一定に保つためには、ヒータの電力によって伝導、対流、及び放熱に起因する熱損失を補償する必要がある。デバイスの能動素子が形成される基板を通しての伝導に起因する損失は、この基板をバルク単結晶シリコンとするのではなく、下に空洞を配する薄膜とすることにより最小化することができる（バルクシリコンの熱伝導率：Ｋ＝１４５Ｗ／ｍ．Ｋ、空気の熱伝導率：Ｋ＝２．６２ｘ１０^−２Ｗ／ｍ．Ｋ）。これまで、膜をブリッジの形でバルクシリコンの空洞に懸架するために種々の方法が開発されてきている。バルクシリコンマイクロマシン技術を使用することにより、特許文献１、特許文献２、及び非特許文献１，２は、表面側にのみに設けられる光学リソグラフィ及びバルク結晶シリコンの上に局所的に形成される多孔質シリコンを使用し、次に多孔質シリコンを除去して膜の下に空洞を形成することにより懸架多結晶シリコン膜または懸架単結晶シリコン膜を形成していた。Ｄｕｓｋｏら（非特許文献３）は、同様な技術を使用して懸架シリコン窒化膜を形成した。上述の両方の技術を使用してシリコン熱センサを形成した。ガスフローセンサは、非特許文献４に従って形成され、ガスセンサは非特許文献５に従って形成された。しかしながら上述の技術には重大な不具合がある。それは構造の脆弱性であり、この脆弱性により膜形成後の処理の全てが非常に難しくなっている。これに替わる方法が、特許文献１及び非特許文献６に提案され、使用されている。この方法は、少し酸化した多孔質シリコンをバルクシリコンの局所熱絶縁材料として使用する。この手法は、構造の機械的安定性及びその後のシリコン処理における適合性に関して大きな利点を生む。この手法は、その非特許文献７，８に記載されているように、上手く使用して、シリコン熱ガスフローセンサを形成している。本特許出願の中で我々は、空洞を使用する利点（良好な熱絶縁）を剛性構造の利点と組み合わせることにより上述の技術を改良する方法を提案する。提案する構造は多孔質シリコンで封止する空洞から構成され、そして電気化学反応による一プロセス工程で形成される。電気化学反応を上手く使用して非平面の宙に浮いた構成の多孔質シリコン構造（非特許文献９に掲載の「宙に浮いた構成の移動性３次元多孔質シリコンマイクロ構造」参照）を形成し、そしてアクチュエータ及びμＴＡＳ（ＭｉｃｒｏＴｏｔａｌＡｎａｌｙｓｉｓＳｙｓｔｅｍ：微小化学物質分析システム）の分野にそれぞれに適用することができる複数壁構造のマイクロチャネル（非特許文献１０に掲載の「複数壁構造のマイクロチャネル：μＴＡＳに使用する宙に浮いた構成の多孔質シリコン膜」参照）を埋め込んでいるが、この特殊技術が平面多孔質シリコン膜からなる密閉型構造をバルク結晶シリコン上の空洞の最上部に設ける唯一の技術である。多孔質シリコン膜は結晶シリコン表面に完全に一致し、そして空洞がその下に横たわる。この技術を使用して局所熱絶縁領域を設けて低電力シリコン熱センサを形成する、または多孔質シリコン膜をマイクロチャネルの最上部に配する中空マイクロチャネルを設けてマイクロ流体デバイスを形成する。実現する熱絶縁は、空洞をその下に配していない多孔質シリコン厚膜の場合よりも良好になる。
特許番号ＯＢＩ１００３０１０（ギリシャ特許第１００３０１０号）特許番号ＰＣＴ／ＧＲ／０００４０マテリアルリサーチソサイエティシンポジウム予稿集第４巻第５９号（１９９７）、第２４９ページマイクロエレクトロニックエンジニアリング第３５号（１９９７）第３９７ページセンサ及びアクチュエータＡ第６０巻（１９９７）第２３５ページセンサ及びアクチュエータＡ第７６巻（１９９９）第１３３〜１３８ページ第１１回ユーロセンサ報告，ワルシャワ，ポーランド，１９９７年９月２１〜２４日センサ及びアクチュエータＡ第６５巻（１９９８）第１７５〜１７９ページセンサ及びアクチュエータ第７６巻（１９９９）第１３３ページフィジカスタトゥスソリディ（ａ）第１８２巻（２０００）第３０７ページセンサ及びアクチュエータＡ第８５巻（２０００）第３５６ページジャーナルオブマイクロエレクトロメカニカルシステムズ第９巻第４号（２０００）第４９５ページ

本発明の目的は、改良された熱絶縁を有するシリコン熱センサを、センサの能動素子をその上に形成することになる封止された空洞を使用することによって形成する方法を提供することにある。

また本発明の目的は、上述の方法に基づいて熱フローセンサを提供することにある。
本発明の目的はまた、加熱抵抗をヒータ及び温度検知素子の両方として使用することにある。

本発明の目的はまた、多孔質シリコン／空洞技術の使用を基本とする技術を提供することにある。
本発明の目的はまた、ガス検知を行なう熱センサデバイスを、シリコン上での局所的な熱絶縁を行なう多孔質シリコン／空洞技術の使用に基づいて提供することにある。

本発明の目的はまた、赤外線放射を検出するシリコン熱センサを、シリコン上での局所的な熱絶縁を行なう多孔質シリコン／空洞技術の使用に基づいて提供することにある。
本発明の目的はまた、熱起電力を生成するシリコン熱デバイスを、シリコン上での局所的な熱絶縁を行なう多孔質シリコン／空洞技術の使用に基づいて提供することにある。

本発明の目的はまた、湿度を検知するシリコン熱デバイスを、シリコン上での局所的な熱絶縁を行なう多孔質シリコン／空洞技術の使用に基づいて提供することにある。

封止された空洞はバルクシリコン上に２工程の電気化学プロセスにより形成し、この電気化学プロセスでは、第１工程において、電気研磨が始まる値よりも小さい陽極酸化電流を使用する電気化学溶解反応により多孔質シリコンをバルクシリコンに局所的に形成し、そして第２工程において、電流を増やしてプロセスを電気研磨に切り換えて多孔質層の下
に空洞を形成する。上述の構造を基本とするシリコン熱センサデバイスは、懸架膜により実現する良好な絶縁特性を剛性構造を有する利点と組み合わせている。特許文献１（ギリシャ特許番号ＯＢＩ１００３０１０）では、剛性かつ機械的に安定な構造も提案されており、この構造は局所熱絶縁を実現するためにバルクシリコンに局所的に形成される多孔質シリコンを基本としている。本願による手法はその構造の改良である。何故ならこの手法は、平面構造による機械的安定性及び多孔質層下の空洞による良好な熱絶縁の両方を実現するからである。電気研磨の電流密度臨界値（Ｊｐｓ）は使用する電気化学溶液、及びシリコン基板の抵抗率及び導電型に依存する。多孔質層の厚さ及び空洞の深さは、使用する特定の溶液に関する電流密度及び陽極酸化時間を調整することにより調整する。空洞の底面及び側壁の平滑性も使用する電気化学溶液に依存する。上述の構造の模式図を図１に示し、この図では（１）はシリコン基板であり、（２）は空洞（３）の最上部の多孔質シリコン層である。

熱フローセンサセンサは図２に示される。このセンサはシリコン基板（１）からなり、この基板の上には、空洞（３）を下に配する多孔質シリコン膜（２）で閉じる構造が、マスク層を適切に堆積し、パターニングした後にシリコンをＨＦ：エタノール溶液に電気化学的に溶解させることにより局所的に形成される。多孔質層の厚さ及び空洞の深さに応じて、多孔質シリコン形成用のマスクはレジスト層またはシリコン窒化膜、または二酸化シリコンと多結晶シリコンの二重層のいずれかとする。オーミックコンタクト（１３）は、電気化学プロセスの前にシリコン基板の裏面に形成された。センサの能動素子はヒータ（４）及びヒータの各側に設ける２つの熱電対列（６，７）から構成される。各熱電対列の熱電対の数はデバイスが必要とする感度に依存する。熱電対（５）の熱コンタクトは多孔質シリコン上に位置し、そして冷コンタクト（１０）はバルク結晶シリコン基板（１）上に位置する。必要な配線（１１）及び金属パッド（１２）はアルミニウム成膜及びパターニングにより形成する。例えば酸化シリコンまたは窒化シリコン、またはポリイミドからなる保護層も熱フローセンサの最上部の上に成膜することができる。電気絶縁層（１４）をシリコン基板（１）の最上部の上に成膜して、センサ素子と基板との間の電気絶縁を保証する。熱電対材料はｎ型多結晶シリコン／アルミニウム（Ａｌ）またはｎ型多結晶シリコン／ｐ型多結晶シリコンである。第１の組合せの場合、デバイスの動作温度は約４００℃までが限界であるのに対し、第２の組合せの場合、デバイスの最高約９００℃までの動作が保証される。ヒータはｐ型多結晶シリコンからなり、そして外部電子回路を使用することにより一定電力または一定温度に維持され、この構成により温度が変化するとこの変化が電流にフィードバックされて電力または温度を安定させることができる。デバイスはヒータに流れる一定電流で動作することもできるが、一定電力を使用する方が大流量範囲の場合にはより適切である。実際、流体を流していると、抵抗体は瞬時にガスフローによって冷却され、そしてガスフローによってその抵抗に微少変化を生じさせ、これが大流量における熱電対列の出力に測定可能なレベルの効果をもたらす。この効果は、抵抗変化が電流の微小変化によって補償されると最小化されるのでヒータの消費電力または温度を一定に維持することができる。

本発明の目的はまた、加熱抵抗をヒータ及び温度検知素子の両方として使用することにある。別の構成として、２つの抵抗体をヒータの両側に集積化する形で形成して温度検知を行なう。上の２つの場合では、電源及び読取り電子機器は、ヒータの各側に２つの熱電対列を設ける場合におけるものと異なってくる。

空洞を下に配する多孔質シリコンによる熱絶縁は、基板に接触する単一の多孔質シリコン層を使用する場合に比べて、消費電力を減らし、そしてデバイスの感度を上げることができるという利点がある。シミュレーションをＭＩＣＲＯＰＲＯＳＭが供給するＭＥＭＣＡＤＶ．４．８パッケージを使用して行なうと、改良の度合いは多孔質層の厚さ及びエアキャビティ（空洞）の深さによって変わることが判明した。図３は多孔質層の厚さがヒ
ータの温度に与える影響を示しており、この場合の条件としては空洞の深さが２０μｍであり、８．５７×１０６Ｗ／ｍ^２の熱流束が長さ５３０μｍ、幅２０μｍ、厚さ０．５μｍの多結晶シリコンヒータに印加される。これは７１ｍＷの印加電力に相当する。比較のために、空洞が無い代わりに４０μｍ厚さの多孔質層を設けたコンパクト構造を用いた場合の結果を同図の星印で示す。図４は、５μｍ厚さの多孔質膜及び種々の厚さの空洞をその下に配する場合のヒータの温度を示している。４０μｍのコンパクトな多孔質シリコン構造及び２０μｍの多孔質シリコン膜を２０μｍの空洞の上に設けた構造により実現する絶縁性についての比較を図５に示す。ヒータは膜の中央に配置する。

多孔質シリコン／空洞技術を使用することにより流体チャネルとして使用され、その２つの両端が開放されているマイクロチャネルをデバイスの能動素子の下に形成する。このようなデバイスを図６に示す。このデバイスはシリコン基板（１５）から構成され、この基板の上には多孔質シリコン層（１７）で封止されるマイクロ流体チャネル（１６）が形成される。前記マイクロ流体チャネルは２つの開口を有し、これらの開口は流体の注入口（１８）及び排出口（１９）として機能する。薄膜の二酸化シリコン層（２５）をチャネルの最上部の上に成膜して電気絶縁を行なう。熱流体デバイスの能動素子は、１つの多結晶シリコンヒータ（２０）及びヒータの各側に設けられる２つの多結晶シリコン抵抗体（２１，２２）から構成される。このデバイスを使用してマイクロチャネルに生じるマイクロフローを測定する。ヒータは或る温度に維持され、そしてフロー測定は、フローの上流及び下流に位置するヒータ（２０）の左側及び右側の２つの多結晶シリコン抵抗体（２１，２２）の間の流体に生じる温度差を検知する操作に基づく。ヒータ及び抵抗体はアルミニウムパッド（２３）にアルミニウム配線（２４）を通して接続される。酸化シリコンまたは窒化シリコンまたはポリイミドからなる保護層をセンサの最上部の上に成膜することができる。この技術の主要な利点は、マイクロフローを生じさせ、そして測定できるということである。この技術はまた、液体フローの場合に大きな利点をもたらす。何故なら、液体はデバイスの能動素子に触れないので、複雑な保護構造を形成する必要が無いからである。この技術はまた、ガスが腐食性である場合にガスフロー測定の際に利点をもたらす。

図１は、空洞（３）の最上部に多孔質シリコン層（２）を有するシリコン基板（１）の模式図である。全体の構造を使用してバルクシリコン上での局所的な熱絶縁を行なう。
図２はシリコンからなる熱ガスフローセンサの模式図である。ベースとなる材料はｐ型シリコン（１）であり、このｐ型シリコンには、空洞（３）を下に配する多孔質シリコン膜（２）が形成される。

多孔質シリコン空洞領域の最上部の上に多結晶シリコン抵抗体（４）が形成され、そして２つの一連の熱電対（６，７）がこの抵抗体の各側に集積化される形で形成される。これらの熱電対の熱コンタクト（５）は多孔質シリコン上に位置し、そして冷コンタクト（１０）はバルク結晶シリコン上に位置する。電気コンタクトとして使用するアルミニウムパッド（１２）も設けられる。

図３は、空洞を覆う種々の厚さの多孔質シリコンにより熱絶縁が行なわれるヒータの温度を示し、この場合ヒータには８．５７×１０^６Ｗ／ｍ^２の電力が印加される。
図４は、多孔質シリコン層の下の種々の深さの空洞により熱絶縁が行なわれるヒータの温度を示す。

図５は、２０μｍ深さの空洞を覆う２０μｍ厚さの多孔質シリコン膜及び４０μｍ厚さの多孔質シリコン膜により熱絶縁が行なわれるヒータの近傍の温度分布を示す。
図６は、多孔質シリコン／空洞技術の使用を基本とするマイクロ流体フローセンサを示
す。図６（ａ）に上面図を、そして図６（ｂ）に断面図を示し、これらの図において、（１５）はシリコン基板、（１７）は多孔質シリコン層、（１６）はマイクロ流体チャネル、（１８，１９）はマイクロ流体チャネルの注入口及び排出口、（２０）はヒータとして使用する多結晶シリコン抵抗体、（２１，２２）は温度検知素子として使用する多結晶シリコン抵抗体、（２４）はアルミニウム配線、そして（２３）はアルミニウムコンタクトパッドである。

バルク結晶シリコンの空洞を覆う多孔質シリコン層を模式的に示す断面図。多孔質シリコン／空洞技術を使用する熱センサの模式図を示す斜視図。空洞を覆う種々の厚さの多孔質シリコンにより熱絶縁が行われるヒータの温度を示すグラフ。多孔質シリコン層の下の種々の深さの空洞により熱絶縁が行なわれるヒータの温度を示すグラフ。空洞を覆う多孔質シリコンにより熱絶縁が行なわれるヒータの近傍の温度分布を示すグラフ。マイクロチャネルを下に配するフローセンサの模式図。

Claims

封止される形の、または開いた形のマイクロ流体チャネル（３）（１６）をシリコン基板（１）（１５）の上に形成するために使用する方法であって、多孔質シリコンキャップ層を前記シリコン基板と同一平面を有するように設け、使用する前記方法は、臨界値よりも小さい（多孔質シリコンを形成する場合）、または大きい（電気研磨を行なう場合）電流密度を使用して行なうシリコンの電気化学溶解及び電気研磨の組み合わせであり、この形成方法は次の工程を備え、これらの工程において、多孔質シリコン層（２）（１７）をシリコンに局所的に形成するために、まずオーミックコンタクト（２６）を前記シリコン基板（１）（１５）の裏面の上に形成してシリコンの電気化学溶解の陽極として使用し、次に局所的に多孔質シリコンを形成するためのマスク層を前記シリコン基板の表面側に成膜して、パターニングし、前記マイクロチャネル（３）（１６）のキャップとして使用する多孔質シリコン層（２）（１７）及び前記マイクロチャネルを一の電気化学工程において形成する操作を、まず、電気研磨が始まる前記臨界値よりも小さい電流密度を使用して多孔質シリコンを形成し、そして次に電流密度を電気研磨が始まる前記臨界値よりも大きくしてシリコンを溶解させてマイクロチャネルを形成することにより行なう、方法。
請求項１に記載の方法に基づく熱フローセンサの形成方法であって、（ａ）オーミックコンタクト（１３）を前記シリコン基板（１）の裏面側に形成する工程と、（ｂ）前記シリコン基板の表面側に多孔質シリコンを形成するためのマスク層を成膜してパターニングする工程と、（ｃ）バルクシリコンの電気化学溶解を利用して、多孔質シリコン（２）を前記シリコン基板に局所的に形成する工程と、を備え、電気化学方法に使用する前記電流密度は電気研磨局面では前記電流密度の前記臨界値よりも小さく、（ｄ）電気研磨条件、すなわち臨界値よりも大きい電流密度を使用して前記多孔質シリコン層下のシリコンの電気化学溶解を行なって空洞（３）を懸架多孔質シリコン膜（２）の下方に形成する工程と、（ｅ）薄膜誘電体層（１４）を成膜して電気絶縁を行なう工程と、（ｆ）多結晶シリコンを成膜及びパターニングし、次にこの多結晶シリコンにｐ型不純物を添加して前記多孔質シリコン膜の上に位置するヒータ（４）及び熱電対（８）の一の分岐を形成する工程と、（ｇ）アルミニウムまたはｎ型不純物添加の多結晶シリコンを成膜し、パターニングして熱電対（９）の第２の分岐を形成する工程と、を備え、熱電対の前記第２の分岐がアルミニウムから形成される場合、工程（ｇ）において配線（１１）及び金属パッド（１２）も形成し、熱電対の前記第２の分岐がｎ型多結晶シリコンから形成される場合、アルミニウム成膜及びパターニングの工程を追加して金属パッド及び金属配線を形成し、（ｈ）前記ガスフローセンサの最上部の上に、酸化シリコンまたは窒化シリコンまたはポリイミドまたは他の絶縁物のいずれかから構成される絶縁層から成る保護層を成膜する工程と、を備える方法。
請求項１に記載の方法に基づく熱マイクロ流体センサの形成方法であって、（ａ）多孔質シリコン層（１７）で封止されるマイクロ流体チャネル（１６）を前記シリコン基板（１５）の上に形成する工程と、（ｂ）薄膜二酸化シリコン層（２５）を前記シリコン基板全体の最上部の上に成膜して電気絶縁を行なう工程と、（ｃ）多結晶シリコンを成膜し、パターニングしてヒータ抵抗体（２０）及び２つの他の抵抗体（２１，２２）をヒータ抵抗体の左側及び右側に形成する工程と、（ｅ）アルミニウムを成膜し、パターニングして電気配線（２４）及び金属パッド（２３）を形成する工程と、そして（ｆ）前記マイクロチャネル（１６）の注入口（１８）及び排出口（１９）を、最上層の二酸化シリコン層（２５）及びその下のシリコン層（１５）の局所エッチングを選択的に行なうことによって開口する工程と、を備え、前記フローセンサの最上部の上に酸化シリコンまたは窒化シリコンまたはポリイミドのいずれかから成る保護層を成膜する方法。
請求項２に記載の方法により形成する熱フローセンサであって、シリコン基板（１）を
備え、前記シリコン基板は、空洞（３）の最上部に在って、前記基板の上に局所的に形成される多孔質シリコン膜（２）を有し、前記膜の最上部の上に、ヒータとして使用する多結晶シリコン抵抗体（４）、及び２つの一連の熱電対列（６，７）のいわゆる熱コンタクト（５）を集積化し、前記２つの一連の熱電対列の各々は、ｐ型多結晶シリコンライン（８）及びアルミニウム金属ライン（９）、またはｐ型／ｎ型多結晶シリコンラインから成り、冷コンタクト（１０）と呼ばれる各熱電対の第２コンタクトは、前記多孔質シリコン膜領域（２）の外側の、前記シリコン基板（１）のバルク結晶シリコンの上に位置し、さらに金属配線（１１）及びアルミニウムパッド（１２）を前記多孔質シリコン膜領域（２）の外側の、前記シリコン基板（１）の上に備え、前記シリコン基板（１）の裏面側にオーミックコンタクト（１３）を備え、絶縁層、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンまたはポリイミドから成る保護層も前記熱フローセンサの最上部の上に成膜することができ、電気絶縁層（１４）を前記シリコン基板（１）の最上部の上に成膜して前記センサ素子と前記基板との間の電気絶縁を保証し、前記熱フローセンサを異なる検知システム、例えばガスフロー検知、液体検知、フロースイッチなどの能動素子として使用する、熱フローセンサ。
請求項３に記載の方法により形成する熱マイクロ流体センサであって、シリコン基板（１）を備え、このシリコン基板上には、多孔質シリコン層（１７）で封止されるマイクロ流体チャネル（１６）が形成され、前記マイクロ流体チャネルは２つの開口を有し、これらの開口は流体の注入口（１８）及び排出口（１９）として機能し、前記封止マイクロ流体チャネルの最上部の上には、多結晶シリコンヒータ（２０）及び２つの多結晶シリコン抵抗体（２１，２２）を前記ヒータの各側に備え、前記ヒータ及び抵抗体はアルミニウムパッド（２３）にアルミニウム配線（２４）を通して接続され、ガスフローセンサの最上部の上には酸化シリコンまたは窒化シリコンまたはポリイミドから成る保護層が成膜され、熱フロー装置を使用してマイクロチャネルに流れ込むマイクロフローを測定し、このようなマイクロ流体熱センサの動作を以下のように記載することができ、すなわち、前記ヒータを所定の温度に設定し、所定の流体のフローが在るときに、前記ヒータ（２０）の左側及び右側に位置する前記２つの多結晶シリコン抵抗体（２１，２２）の間に、すなわち前記フローの上流と下流との間に温度差が生じ、この差が求める前記フローに比例する、熱マイクロ流体センサ。
請求項４に記載のシリコン熱フローセンサをガス検知に使用し、異なる熱伝導率を有するガスが前記シリコン熱フローセンサと熱交換するとき、異なる信号が各熱電対列の出力に生じ、この効果を利用して前記ガスフローの中の異なるガスを区別する、請求項４に記載の熱フローセンサ。
請求項４に記載のシリコン熱フローセンサを使用して熱変換器に適用し、前記センサはＡＣ信号の真の実効値（ｒ．ｍ．ｓ値）をその信号の波形に関係なく測定し、この測定は、前記ＡＣ信号を、前記多孔質シリコン膜の上に位置する前記ヒータに供給されるときに前記ＡＣ信号と同じ熱効果を生じさせる基準ＤＣ信号と比較することにより行なわれる、請求項４に記載の熱フローセンサ。
請求項４に記載のシリコン熱フローセンサを赤外線（ＩＲ）放射の検出器として使用し、前記ＩＲ放射によって前記センサが局所的に温度上昇し、この温度上昇を前記熱電対の出力に現われる電圧差として測定し、この出力電圧は前記ＩＲ放射の強度に依存する、請求項４に記載の熱フローセンサ。
請求項４に記載のシリコン熱フローセンサを熱電式発電機として使用し、人の皮膚を前記センサに接触させることによって熱電力を供給して皮膚から前記センサに向かう熱フローを発生させ、請求するところの前記熱電式発電機の動作を次に記載する工程によって行
ない、これらの工程において、前記発電機に外部から熱が加えられると、各熱電対の出力に温度差が生じ、そして前記熱電対が直列に接続されるので、これらの信号の合計によって前記熱電式発電機の出力電圧が生成される、請求項４に記載の熱フローセンサ。
請求項４に記載のシリコン熱フローセンサを熱電式ＩＲ発電機として使用し、ＩＲ放射によって前記センサの温度を局所的に上昇させ、この温度上昇が前記センサの出力で電力に変換され、この出力電力が入力ＩＲ放射の強度の関数となる、請求項４に記載の熱フローセンサ。