JP2019196933A - 熱線式流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ電流の発生を抑制しつつ、被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる熱線式流量計を提供する。【解決手段】本発明の熱線式流量計は、ヒータと第１及び第２測温センサを備え、これらを用いて被計測流体の流量を計測するものである。そして、ヒータ及び第１及び第２測温センサは、それぞれ、メッシュ状のシリコン窒化膜１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ上に、金属薄膜を含む回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを形成し、その上に、保護膜として、シリコン窒化膜１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃを成膜し、さらに、その周囲をパリレン（登録商標）膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃで覆うことによって形成されている。【選択図】 図５

Description

本発明は、被計測流体の流量を計測する熱線式流量計に関するものである。

従来より、被計測流体の流量を計測する流量計に関する技術が種々提案されている。

例えば、下記特許文献１に記載された流量センサは、被計測流体が通過するオリフィスを有するダイアフラムが設けられた枠部を備えて構成される流量センサにおいて、少なくとも枠部と基板との接合部をパラキシリレン系樹脂被膜によって被覆することにより、被計測流体がオリフィス以外の部分から漏れることを防止するようにしている。

上記流量センサと同様に、被計測流体の流量を計測するものであるが、上記流量センサとは計測手法が異なるため、その構成を異にする熱線式流量計も、従来から知られている。

図８は、このような従来の熱線式流量計の一例を示している。同図に示す熱線式流量計２００は、ヒータ２０１と、２つの測温センサ２０２，２０３と、１つの流体温度測定センサ２０４とによって構成されている。ヒータ２０１及び測温センサ２０２，２０３は、シリコンウェハ２１０の上方に形成され、流体温度測定センサ２０４は、薄膜２１１が成膜されたシリコンウェハ２１０上に形成されている。

そして、ヒータ２０１は、メッシュ状の薄膜形成部２１１ａ上に金属薄膜パターン２１２ａを形成し、その上に保護膜２１３ａを成膜することにより、形成されている。測温センサ２０２，２０３も、ヒータ２０１と同様の構成によって、形成されている。一方、流体温度測定センサ２０４は、ヒータ２０１に対して、メッシュ状ではなく、一様に成膜された薄膜２１１上に形成されている点が異なっている。

熱線式流量計２００は、被計測流体が流れる流路内に設置され、被計測流体が流路内を流れている間、当該被計測流体中に沈んでいる。被計測流体の流量の測定は、当該被計測流体が流路内に流れている状態で、次のようにして行う。

すなわち、まず、流体温度測定センサ２０４を用いて、被計測流体の温度を測定し、当該温度に応じた電力をヒータ２０１に印加して、ヒータ２０１を加熱する。次に、被計測流体の流れに従って、ヒータ２０１から奪われた熱量、あるいは測温センサ２０２，２０３を用いて、ヒータ２０１によって形成された熱分布に応じた電気的な変化を計測する。そして、計測された電気的な変化から被計測流体の流速を算出し、当該流速から被計測流体の流量を算出する。

特開２００９−２４３９２３号公報

しかし、上記従来の熱線式流量計では、保護膜として、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を用いた場合、図８に示されるように、金属薄膜パターン２１２ａの上面には、保護膜２１３ａが形成されるものの、金属薄膜パターン２１２ａの側面には、保護膜は形成されない。この事情は、ヒータ２０１だけでなく、測温センサ２０２，２０３及び流体温度測定センサ２０４についても同様である。

したがって、流路内に被計測流体を入れ、熱線式流量計２００を用いて、実際に流量の測定を開始すると、金属薄膜パターン２１２ａの側面から被計測流体へ漏れ電流が発生し、測定できなくなったり、測定精度が上がらなくなったりすることがあった。

これに対処するために、保護膜として、上記特許文献１に記載された流量センサのように、パラキシリレン系樹脂皮膜を用いることが考えられる。パラキシリレン系樹脂皮膜は、気体として蒸着されるため、金属薄膜パターン２１２ａの表面だけではなく、側面を含めた全体を覆うことができるからである。

このため、パラキシリレン系樹脂皮膜で金属薄膜パターン２１２ａを覆った場合、上記漏れ電流の発生を抑制できるという期待が生ずるが、この場合、流れのある液中で電気的絶縁性を確保するために、膜厚を５μｍ以上にする必要がある。

ところが、パラキシリレン系樹脂皮膜は、熱伝導性が悪いので、膜厚を厚くすると、ヒータ２０１については、発生させた熱量を被計測流体に伝導し難くなる一方、測温センサ２０２，２０３及び流体温度測定センサ２０４については、測温感度が悪くなってしまう。その結果、電気的絶縁性を確保できたとしても、被計測流体の流量を精度良く測定することは、依然として困難である。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、漏れ電流の発生を抑制しつつ、被計測流体の流量を精度良く測定することが可能となる熱線式流量計を提供することを目的とする。

この課題を解決するためになされた請求項１に係る発明は、薄膜が成膜されるシリコン基板と、薄膜をメッシュ状に形成してなる薄膜形成部の表面上の一部に形成された金属薄膜を含む第１回路パターンと、薄膜形成部の表面上の他の一部に形成された金属薄膜を含む第２回路パターンと、薄膜形成部の表面上のさらに他の一部に形成された金属薄膜を含む第３回路パターンと、を有し、第１〜第３回路パターンはいずれも、その表面上をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパラキシリレン系樹脂を含む薄膜である第２保護膜によって覆われ、当該第１回路パターンは、ヒータとして機能し、当該第２及び第３回路パターンはそれぞれ、測温センサとして機能することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱線式流量計であって、薄膜形成部の薄膜は、シリコン窒化膜を含む薄膜であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の熱線式流量計であって、薄膜形成部のうち、少なくとも、第１〜第３回路パターンが形成された領域は、シリコン基板の表面に設けられた凹部を構成する周壁に懸架されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の熱線式流量計であって、第１保護膜により、当該第１〜第３回路パターンの各側面も覆われることを特徴とする。

また、この課題を解決するためになされた請求項５に係る発明は、薄膜が成膜されるシリコン基板と、薄膜を含む薄膜形成部の表面上の一部に形成された金属薄膜を含む第１回路パターンと、薄膜形成部の表面上の他の一部に形成された金属薄膜を含む第２回路パターンと、薄膜形成部の表面上のさらに他の一部に形成された金属薄膜を含む第３回路パターンと、を有し、第１〜第３回路パターンはいずれも、その周囲をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパラキシリレン系樹脂を含む薄膜である第２保護膜によって覆われ、当該第１回路パターンは、ヒータとして機能し、当該第２及び第３回路パターンはそれぞれ、測温センサとして機能することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の熱線式流量計であって、第２保護膜の膜厚は、１μｍから２μｍまでの範囲であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、第１〜第３回路パターンはいずれも、その表面上をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパラキシリレン系樹脂を含む薄膜である第２保護膜によって覆われるので、パラキシリレン系樹脂を含む薄膜の膜厚を、当該パラキシリレン系樹脂を含む薄膜を単独で用いたときよりも、薄くしたとしても、当該第１〜第３回路パターンからの漏れ電流を防止できる電気的絶縁性を確保することができる。

また、第２保護膜の膜厚を薄くしたことで、パラキシリレン系樹脂の熱伝導率の低さの影響を緩和できるとともに、パラキシリレン系樹脂の保護膜としての特長を活かすことができる。

請求項３に係る発明によれば、薄膜形成部のうち、少なくとも、第１〜第３回路パターンが形成された領域は、シリコン基板の表面に設けられた凹部を構成する周壁に懸架されているので、当該発明の熱線式流量計を被計測流体内に入れ、当該第１〜第３回路パターンをそれぞれ、ヒータ及び２つの測温センサとして機能させたとき、当該第１〜第３回路パターンと被計測流体との接触面積が大きくなるので、被計測流体に対する熱伝導率が向上し、これにより、被計測流体の流量の測定精度が向上する。

請求項４に係る発明の熱線式流量計では、第１保護膜によって、第１〜第３回路パターンの各側面も覆われるので、当該各側面からの漏れ電流も完全に防止でき、これにより、電気的絶縁性の確保に対する歩留まりをさらに向上させることができる。

請求項５に係る発明によれば、第１〜第３回路パターンはいずれも、その周囲をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパラキシリレン系樹脂を含む薄膜である第２保護膜によって覆われるので、請求項１に係る発明と同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る熱線式流量計の概略構成を示す斜視図である。 図１の熱線式流量計の概略回路構成を示す図である。 図１の熱線式流量計の平面図（ａ）及びＡ−Ａに沿う断面図（ｂ）である。 図１の熱線式流量計の製造工程図である。 図４の製造工程の各工程で形成される膜を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る熱線式流量計の断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る熱線式流量計の断面図である。 従来の熱線式流量計の断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本発明の一実施の形態に係る熱線式流量計は、熱線式ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）流量計であり、被計測流体が流れる流路内に設置され、被計測流体の流量を計測するものである。用途としては、微量な医療薬品の流量管理や、生物化学試験の試薬・培養液の管理等が考えられる。被計測流体の流量範囲は、１〜１００μｌ／ｍｉｎを想定するが、これに限られる訳ではない。

本実施形態の熱線式流量計１００は、図１に示すように、主として、ヒータ１０１と、当該ヒータ１０１を挟んで、その両側に設けられた、第１測温センサ１０２及び第２測温センサ１０３と、当該第１測温センサ１０２の上流側に設けられた流体温度測定センサ１０４とによって構成されている。

そして、ヒータ１０１も、第１及び第２測温センサ１０２，１０３及び流体温度測定センサ１０４も、図４及び図５を用いて後述するように、当該部材中に金属薄膜パターンを有しているので、当該ヒータ１０１、第１及び第２測温センサ１０２，１０３、及び流体温度測定センサ１０４はいずれも、電気回路としては図２に示すように、抵抗体と見なすことができる。つまり、ヒータ１０１は、端子対Ｔ１０１ａ，Ｔ１０１ｂに電力を印加することにより、発熱抵抗体として使用されている。他方、第１及び第２測温センサ１０２，１０３及び流体温度測定センサ１０４は、当該各抵抗値を測定することにより測温する測温抵抗体として使用されている。

本実施形態の熱線式流量計１００は、被計測流体が流れる流路１５０（図２参照）内に設置される。被計測流体は、流路１５０内を矢印Ａｒの方向に流れるので、第１測温センサ１０２が上流側の測温センサとなり、第２測温センサ１０３が下流側の測温センサとなっている。

図３（ａ）は、本実施形態の熱線式流量計１００の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図３（ｂ）に示すように、第１測温センサ１０２とヒータ１０１との間、ヒータ１０１と第２測温センサ１０３との間、第１測温センサ１０２と左隣の部材との間、第２測温センサ１０３と右隣の部材との間、などには、複数の開口部１０５が形成されている。

開口部１０５は、後述するように、シリコン基板１１０の表面に対して異方性エッチングを行うためのエッチング窓としての役割を果たすとともに、被計測流体とヒータ１０１及び第１及び第２測温センサ１０２，１０３との接触面積を大きくする役割を果たしている。

また、ヒータ１０１及び第１及び第２測温センサ１０２，１０３等の裏面と、シリコン基板１１０の表面との間には、キャビティ１０６が形成されている。このキャビティ１０６は、上記異方性エッチングによって形成されたものである。

このキャビティ１０６も、上記開口部１０５と同様に、被計測流体とヒータ１０１及び第１及び第２測温センサ１０２，１０３との接触面積を大きくする役割を果たしている。これにより、被計測流体へのヒータ１０１の熱量の伝達が向上するため、出力信号となる消費電力の変化を増大させることができる。また、第１及び第２測温センサ１０２，１０３も、被計測流体に対する測温精度が向上するため、被計測流体の流量の測定精度も向上する。

次に、本実施形態の熱線式流量計１００の製造方法を、図４及び図５に基づいて説明する。

まず、図４のステップ１の両面窒化膜成膜工程で、シリコン基板（シリコンウェハ）１１０の両面にシリコン窒化膜を成膜する。シリコン窒化膜の成膜は、例えば、シランとアンモニアを用いて、ＬＰＣＶＤ（low pressure chemical vapor deposition）法により、シリコン基板１１０の両面にシリコン窒化膜を堆積させて行う。図５（ａ）は、シリコン基板１１０の両面にシリコン窒化膜１１１が成膜された様子を示している。当該シリコン窒化膜１１１の膜厚は、例えば、２００ｎｍ程度である。なお、シリコン基板１１０の両面に形成する膜は、シリコン窒化膜に限らず、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜を組み合わせたものなどであってもよい。

次に、工程はステップ２の金属薄膜成膜工程に進み、シリコン基板１１０の表面に成膜されたシリコン窒化膜１１１の上に、金属薄膜を成膜する。使用する金属は、例えば、白金が考えられるが、これに限られる訳ではない。金属薄膜の成膜は、例えば、スパッタリングによって行う。図５（ｂ）は、シリコン基板１１０の表面にシリコン窒化膜１１１が生成され、さらにその上に金属薄膜１１２が成膜された様子を示している。

次に、工程はステップ３の金属薄膜パターン形成工程に進み、金属薄膜１１２に所定の回路パターンを形成する。すなわち、図１あるいは図３に示すヒータ１０１、第１及び第２測温センサ１０２，１０３、及び流体温度測定センサ１０４の各回路パターンを形成する。当該各回路パターンの形成は、例えば、金属エッチング加工によって行う。具体的には、次のようにして行う。

すなわち、まず、フォトレジストを金属薄膜１１２上に均一に塗布する。次に、当該各回路パターンをマスクからフォトレジスト膜に転写する。そして、フォトレジスト膜で保護されていない部分の金属薄膜を、例えば、イオンミリングによって除去する。最後に、フォトレジスト膜を除去する。図５（ｃ）は、金属薄膜上に、当該各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが形成された様子を示している。

次に、工程はステップ４の窒化膜成膜工程に進み、上記各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄの上、及び各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが形成されたシリコン窒化膜１１１の上に、シリコン窒化膜を成膜する。このシリコン窒化膜の成膜は、例えば、ＴＥＯＳ（tetraethoxysilane）を使用するＰＥＣＶＤ（plasma enhanced chemical vapor deposition）によって行う。図５（ｄ）は、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄの上、及び各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが形成されたシリコン窒化膜１１１の上に、シリコン窒化膜１１３が成膜された様子を示している。当該シリコン窒化膜１１３の膜厚は、例えば、０．５〜２μｍ程度である。

このシリコン窒化膜１１３は、主として、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄから漏れ電流が発生しないように絶縁する、保護膜としての役割を果たしている。したがって、当該保護膜としての役割を果たすものであれば、シリコン窒化膜に限らず、シリコン酸化膜や、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を組み合わせたものなど、他の種類の膜であってもよい。ただし、当該各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄは、ヒータ１０１、第１及び第２測温センサ１０２，１０３、及び流体温度測定センサ１０４として用いられるため、熱伝導性の高いものである必要がある。

次に、工程はステップ５のエッチング窓形成工程に進み、成膜されたシリコン窒化膜１１３上で、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄの形成されていない部分に複数のエッチング窓を形成する。当該エッチング窓は、最終的には、上述した開口部１０５（図３参照）になるものであるが、ここでは、シリコン基板１１０の表面に対して異方性エッチングを行うために、化学溶液が浸透する窓としての役割を果たすものである。

エッチング窓の形成は、上述したステップ３と同様に、フォトリソグラフィの手法によってパターニングし、例えば、ドライエッチングやウェットエッチングによって行う。もちろん、シリコン窒化膜上にエッチング窓が形成できる方法であれば、これに限らず、どのような方法を用いてもよい。

図５（ｅ）は、開口部１０５を形成する位置にある、シリコン窒化膜１１３とその下のシリコン窒化膜１１１が除去され、シリコン基板１１０の表面が表出された様子を示している。

次に、工程はステップ６のキャビティ形成工程に進み、上記形成されたエッチング窓を介して、シリコン基板１１０の表面に対する、例えば、ＫＯＨを用いた異方性ウェットエッチングを行い、キャビティを形成する。

図５（ｆ）は、シリコン基板１１０の表面にキャビティ１０６が形成された様子を示している。キャビティ１０６が形成されると、同図（ｆ）に示すように、シリコン窒化膜１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ等及びその上に形成された部材１１２ａ，１１３ａ，１１２ｂ，１１３ｂ，１１２ｃ，１１３ｃ等は、当該キャビティ１０６を構成する周壁に懸架されることになる。

次に、工程はステップ７のパリレン膜成膜工程に進み、熱線式流量計１００のうち、少なくとも流路１５０内に入る部分に対して、パリレン膜を成膜する。パリレン（登録商標）は、パラキシリレン系樹脂であり、パリレンＮ、パリレンＣ、パリレンＤ、パリレンＨＴなどがある。

パリレン膜の成膜は、ダイマーと呼ばれる原材料を真空下で加熱し、ダイマー気体となったものを、対象物に蒸着させることによって行う。このように、パリレンは、気体として蒸着されるので、多層コンポーネントの割れ目や狭い部分にも容易に入り込み、均一なカプセル化が実現される。

図５（ｇ）は、ヒータ１０１、第１及び第２測温センサ１０２，１０３、流体温度測定センサ１０４、及びシリコン基板１１０を囲んでパリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４が成膜された様子を示している。

パリレン膜の熱伝導率は、０．０８４Ｗ／ｍＫである。これに対して、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の熱伝導率は、それぞれ、１．４Ｗ／ｍＫ，３．２Ｗ／ｍＫである。すなわち、パリレン膜の熱伝導率は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜に対して、数十分の１と、非常に小さい。そのため、ヒータで発生した熱が被計測流体及び熱感知素子に伝導し難くなって、熱線式流量計の出力が小さくなるとともに、応答性も悪くなる。つまり、被計測流体の測定精度が悪化する。

しかし、パリレン膜の膜厚を薄くすれば、熱伝導率の低さの影響を緩和できるとともに、パリレン膜の保護膜としての特長を活かすことができる。

パリレン膜を、上述した各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄの保護膜、つまり、漏れ電流の発生を防止する絶縁膜として、単独で用いた場合には、［発明が解決しようとする課題］欄で上述したように、膜厚を５μｍ以上にする必要がある。

しかし、本実施形態の熱線式流量計１００のように、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ上にそれぞれシリコン窒化膜１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３を上記保護膜として成膜した上で、さらに上記保護膜としてパリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４を成膜すれば、当該パリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４の膜厚は、１〜２μｍに抑えることができる。つまり、このような薄さの膜厚でパリレン膜を成膜したとしても、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄからの漏れ電流を防止できる電気的絶縁性を確保することができる。

ただし、図５（ｇ）から分かるように、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの側面は、シリコン窒化膜によって覆われていないので、１〜２μｍの膜厚のパリレン膜でのみ覆われることになる。なお、回路パターン１１２ｄの側面は、シリコン窒化膜によって覆われている。

パリレン膜は、ピンホールが発生するとしても、ランダムに発生する。このため、膜厚を厚くすれば、膜の内外を繋ぐピンホールがなくなって、漏れ電流の発生を防止し、電気的絶縁性が確保される。

本実施形態の熱線式流量計１００では、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの各側面部の各表面部に対する面積比は１／１０以下であるので、パリレン膜の欠陥（ピンホールの発生）による側面部の電気的絶縁不良の発生確率は極めて低い。

したがって、１〜２μｍの膜厚のパリレン膜で、ヒータ１０１及び第１及び第２測温センサ１０２，１０３全体を覆うことにより、電気的絶縁性の確保に対する歩留まりを向上させることができる。

以上のようにして、本実施形態の熱線式流量計１００には、シリコン窒化膜１１１が成膜されるシリコン基板１１０と、シリコン窒化膜１１１をメッシュ状に形成してなる薄膜形成部の表面上の一部に形成された金属薄膜１１２を含む第１回路パターン１１２ａと、薄膜形成部の表面上の他の一部に形成された金属薄膜１１２を含む第２回路パターン１１２ｂと、薄膜形成部の表面上のさらに他の一部に形成された金属薄膜１１２を含む第３回路パターン１１２ｃとが設けられている。

さらに、本実施形態の熱線式流量計１００では、第１〜第３回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃはいずれも、その表面上をシリコン窒化膜１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ（又はシリコン酸化膜）を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを含む第２保護膜によって覆われ、当該第１回路パターン１１２ａは、ヒータ１０１として機能し、当該第２及び第３回路パターン１１２ｂ，１１２ｃはそれぞれ、第１及び第２測温センサ１０２，１０３として機能する。

本実施形態の熱線式流量計１００によれば、第１〜第３回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃはいずれも、その表面上をシリコン窒化膜１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ（又はシリコン酸化膜）を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを含む第２保護膜によって覆われるので、パリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの膜厚を、当該パリレン膜を単独で用いたときよりも、薄くしたとしても、当該第１〜第３回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃからの漏れ電流を防止できる電気的絶縁性を確保することができる。

また、パリレン膜１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの膜厚を薄くしたことで、パリレン膜の熱伝導率の低さの影響を緩和できるとともに、パリレン膜の保護膜としての特長を活かすことができる。

さらに、本実施形態の熱線式流量計１００では、薄膜形成部のうち、少なくとも、第１〜第３回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃが形成された領域は、シリコン基板１１０の表面に設けられたキャビティ１０６を構成する周壁に懸架されているので、本実施形態の熱線式流量計１００を被計測流体内に入れ、当該第１〜第３回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃをそれぞれ、ヒータ１０１及び第１，第２測温センサ１０２，１０３として機能させたとき、当該第１〜第３回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃと被計測流体との接触面積が大きくなるので、被計測流体に対する熱の伝達が向上し、これにより、被計測流体の流量の測定精度が向上する。

ちなみに、本実施形態において、シリコン窒化膜１１１は、「薄膜」の一例である。シリコン窒化膜１１３は、「第１保護膜」の一例である。パリレン膜１１４は、「第２保護膜」の一例である。キャビティ１０６は、「凹部」の一例である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

（１）本実施形態では、図５（ｅ）に示すように、シリコン窒化膜１１１，１１３のエッチングを、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの幅に対して垂直に行ったので、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの側面の金属薄膜がそのまま表出する。しかし、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの幅を、その下のシリコン窒化膜１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの各幅より狭くすれば、次に成膜されるシリコン窒化膜１１３により、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの側面も覆われる。そして、各回路パターン１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ全体がシリコン窒化膜１１３によって覆われた状態で、パリレン膜が成膜される。

図６（ａ）は、各回路パターン全体がシリコン窒化膜によって覆われた状態で、パリレン膜が成膜された様子を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）中の円Ｂで示されるヒータの拡大断面図である。

図６（ｂ）に示すように、ヒータ１０１に備えられた回路パターン１１２ａ′は、その幅より広い幅のシリコン窒化膜１１１ａ′上に形成され、シリコン窒化膜１１３ａ′が、回路パターン１１２ａ′全体を覆っている。そして、パリレン膜１１４ａ′が、シリコン窒化膜１１１ａ′，１１３ａ′全体を覆っている。

これにより、回路パターン１１２ａ′の側面部は、その表面部と同様に、シリコン窒化膜１１３ａ′で覆われた上に、パリレン膜１１４ａ′で覆われる。したがって、パリレン膜１１４ａ′として、１〜２μｍの膜厚のものを用いたとしても、漏れ電流の発生を完全に防止し、電気的絶縁性が確保されるので、電気的絶縁性の確保に対する歩留まりをさらに向上させることができる。

（２）本実施形態では、図５（ｆ）に示すように、異方性エッチングを、シリコン基板１１０の表面に対して行うようにしたが、これに限らず、シリコン基板１１０の裏面に対して行うようにしてもよい。

図７は、シリコン基板１１０の裏面に対して異方性エッチングを行って製造された熱線式流量計の断面図を示している。そして、同図（ａ）は、熱線式流量計全体をパリレン膜１１４で覆った一例を示し、同図（ｂ）は、熱線式流量計の表面のみをパリレン膜１１４′で覆った一例を示している。

（３）本実施形態では、パラキシリレン系樹脂の１つとして、パリレンを用いたが、これに限られる訳ではない。

（４）本実施形態では、測温センサは、ヒータ１０１の両側に１つずつ形成されているが、この個数は、１つに限らず、２つ以上であってもよい。

１００ 熱線式流量計
１０１ ヒータ
１０２ 第１測温センサ
１０３ 第２測温センサ
１０４ 流体温度測定センサ
１０５ 開口部
１０６ キャビティ
１１０ シリコン基板
１１１，１１３ シリコン窒化膜
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ 回路パターン

Claims (6)

1. 薄膜が成膜されるシリコン基板と、
   前記薄膜をメッシュ状に形成してなる薄膜形成部の表面上の一部に形成された金属薄膜を含む第１回路パターンと、
   前記薄膜形成部の表面上の他の一部に形成された金属薄膜を含む第２回路パターンと、
   前記薄膜形成部の表面上のさらに他の一部に形成された金属薄膜を含む第３回路パターンと、
   を有し、
   前記第１〜第３回路パターンはいずれも、その表面上をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパラキシリレン系樹脂を含む薄膜である第２保護膜によって覆われ、
   当該第１回路パターンは、ヒータとして機能し、
   当該第２及び第３回路パターンはそれぞれ、測温センサとして機能する
   ことを特徴とする熱線式流量計。
2. 前記薄膜形成部の薄膜は、シリコン窒化膜を含む薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の熱線式流量計。
3. 前記薄膜形成部のうち、少なくとも、前記第１〜第３回路パターンが形成された領域は、前記シリコン基板の表面に設けられた凹部を構成する周壁に懸架されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱線式流量計。
4. 前記第１保護膜により、当該第１〜第３回路パターンの各側面も覆われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱線式流量計。
5. 薄膜が成膜されるシリコン基板と、
   前記薄膜を含む薄膜形成部の表面上の一部に形成された金属薄膜を含む第１回路パターンと、
   前記薄膜形成部の表面上の他の一部に形成された金属薄膜を含む第２回路パターンと、
   前記薄膜形成部の表面上のさらに他の一部に形成された金属薄膜を含む第３回路パターンと、
   を有し、
   前記第１〜第３回路パターンはいずれも、その周囲をシリコン窒化膜又はシリコン酸化膜を含む第１保護膜によって覆われた上に、さらに、その周囲をパラキシリレン系樹脂を含む薄膜である第２保護膜によって覆われ、
   当該第１回路パターンは、ヒータとして機能し、
   当該第２及び第３回路パターンはそれぞれ、測温センサとして機能する
   ことを特徴とする熱線式流量計。
6. 前記第２保護膜の膜厚は、１μｍから２μｍまでの範囲であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の熱線式流量計。

Images