JP2616183B2 - 流量センサおよびその製造方法 - Google Patents
流量センサおよびその製造方法Info
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- JP2616183B2 JP2616183B2 JP2233025A JP23302590A JP2616183B2 JP 2616183 B2 JP2616183 B2 JP 2616183B2 JP 2233025 A JP2233025 A JP 2233025A JP 23302590 A JP23302590 A JP 23302590A JP 2616183 B2 JP2616183 B2 JP 2616183B2
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- Japan
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- oxide film
- silicon
- substrate
- layer
- flow sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発熱抵抗体により加熱された測温抵抗体の
抵抗値が測温抵抗体の近傍を流体が通過することによっ
て変化することを利用して流体の流量を測定する流量セ
ンサおよびその製造方法に関する。
抵抗値が測温抵抗体の近傍を流体が通過することによっ
て変化することを利用して流体の流量を測定する流量セ
ンサおよびその製造方法に関する。
発熱抵抗体とその両側に配置された２個の測温抵抗体
からなる流量センサは、流体が通過したときの測温抵抗
体の出力をブリッジ回路で算出することにより流体の流
量を算出するものであり、例えば家庭用ガス流量計にお
いて主流量センサで検知不可能な低流量を測定する副流
量計として用いられる。低流量を測定するためには、発
熱抵抗体および測温抵抗体をダイヤフラム構造の上に設
けて熱容量を小さくし、流体の通過により鋭敏に温度の
変化が起こるようにしてある。このことは同時に放熱量
を小さくして消費電力を低くする。
からなる流量センサは、流体が通過したときの測温抵抗
体の出力をブリッジ回路で算出することにより流体の流
量を算出するものであり、例えば家庭用ガス流量計にお
いて主流量センサで検知不可能な低流量を測定する副流
量計として用いられる。低流量を測定するためには、発
熱抵抗体および測温抵抗体をダイヤフラム構造の上に設
けて熱容量を小さくし、流体の通過により鋭敏に温度の
変化が起こるようにしてある。このことは同時に放熱量
を小さくして消費電力を低くする。
第２図はそのような流量センサを示し、周縁部をシリ
コン基体21に支持されたSiO2層１の上に発熱抵抗体３お
よび測温抵抗体４が配置されている。
コン基体21に支持されたSiO2層１の上に発熱抵抗体３お
よび測温抵抗体４が配置されている。
第２図のような構造をもつ流量センサを製造するに
は、シリコン基板に凹加工を施して、ダイヤフラム部を
形成する必要がある。ダイヤフラムの形成は、一面上の
シリコン酸化膜１の上に発熱抵抗体3,測温抵抗体４を形
成したシリコン基板を他面からエッチングして行うた
め、両面マスク合わせ装置およびプラズマエッチング装
置が必要である。ウェットエッチングによるとしても、
基板の結晶方位に留意する必要があり工数が増加する。
さらにダイヤフラムを形成した部分にはシリコン基板が
無くなるため、この部分を、例えば検出回路を含むICの
一部の集積に使用することができなくなるという欠点が
ある。
は、シリコン基板に凹加工を施して、ダイヤフラム部を
形成する必要がある。ダイヤフラムの形成は、一面上の
シリコン酸化膜１の上に発熱抵抗体3,測温抵抗体４を形
成したシリコン基板を他面からエッチングして行うた
め、両面マスク合わせ装置およびプラズマエッチング装
置が必要である。ウェットエッチングによるとしても、
基板の結晶方位に留意する必要があり工数が増加する。
さらにダイヤフラムを形成した部分にはシリコン基板が
無くなるため、この部分を、例えば検出回路を含むICの
一部の集積に使用することができなくなるという欠点が
ある。
本発明の目的は、上述の問題を解決し、高価な装置あ
るいは細心の作業を必要とするエッチング工程を含まな
いで、小熱容量，低消費電力の流量センサを提供するこ
とにある。
るいは細心の作業を必要とするエッチング工程を含まな
いで、小熱容量，低消費電力の流量センサを提供するこ
とにある。
上記の目的を達成するために、基体に支持される絶縁
層上に発熱抵抗体および測温抵抗体が配置される流量セ
ンサにおいて、絶縁層の表面上に発熱抵抗体および測温
抵抗体が配置される領域の裏面と基体の間に空洞が介在
するものとする。そして、基体がシリコンより、絶縁層
がシリコン酸化膜よりなり、さらに空洞に対向する基体
表面がシリコン酸化膜で覆われたものとする。また、本
発明の流量センサの製造方法は、基体上に第一のシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、その第一の酸化膜の上に局
部的に多結晶シリコンからなる中間層を設ける工程と、
基体上の第一の酸化膜および中間層を第二のシリコン層
で覆う工程と、第二の酸化膜の前記中間層の上方に位置
する部分の表面に発熱抵抗体および測温抵抗体を設ける
工程と、エッチングにより前記中間層を除去する工程と
を含むものとする。
層上に発熱抵抗体および測温抵抗体が配置される流量セ
ンサにおいて、絶縁層の表面上に発熱抵抗体および測温
抵抗体が配置される領域の裏面と基体の間に空洞が介在
するものとする。そして、基体がシリコンより、絶縁層
がシリコン酸化膜よりなり、さらに空洞に対向する基体
表面がシリコン酸化膜で覆われたものとする。また、本
発明の流量センサの製造方法は、基体上に第一のシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、その第一の酸化膜の上に局
部的に多結晶シリコンからなる中間層を設ける工程と、
基体上の第一の酸化膜および中間層を第二のシリコン層
で覆う工程と、第二の酸化膜の前記中間層の上方に位置
する部分の表面に発熱抵抗体および測温抵抗体を設ける
工程と、エッチングにより前記中間層を除去する工程と
を含むものとする。
発熱抵抗体および測温抵抗体が上面上に存在する絶縁
膜と基体との間に空洞が介在するので、この部分の熱容
量が小さく、基板側への熱放散も少ないので、感度良好
で消費電力が小さい。そして多結晶シリコンによって中
間層を２層のシリコン酸化膜の間に形成し、シリコン酸
化膜をエッチングしないエッチング方法で多結晶シリコ
ンを除去すれば、空洞が容易に形成できる。
膜と基体との間に空洞が介在するので、この部分の熱容
量が小さく、基板側への熱放散も少ないので、感度良好
で消費電力が小さい。そして多結晶シリコンによって中
間層を２層のシリコン酸化膜の間に形成し、シリコン酸
化膜をエッチングしないエッチング方法で多結晶シリコ
ンを除去すれば、空洞が容易に形成できる。
以下、図を引用して本発明の実施例について説明す
る。第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の流量セ
ンサを示し、第２図と共通の部分には同一の符号が付さ
れている。図より明らかなようにこの場合はセンサは凹
加工されないシリコン基板２の上に構成される。そして
基板２の表面の酸化層１の上にさらに基板との間に空洞
６を介するブリッジ部51をもつ絶縁層５が形成されてい
る。平面図である第１図（ａ）の点線で囲まれた部分で
あるブリッジ部51の上に発熱抵抗体３および測温抵抗体
４が配置されている。そしてこれらの抵抗体の端子31,4
1は、ブリッジ部51の外側の基板５と接触している絶縁
層５の上まで延びている。またブリッジ部51には、抵抗
体3,4の三方を囲んで窓71,72が明けられている。
る。第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例の流量セ
ンサを示し、第２図と共通の部分には同一の符号が付さ
れている。図より明らかなようにこの場合はセンサは凹
加工されないシリコン基板２の上に構成される。そして
基板２の表面の酸化層１の上にさらに基板との間に空洞
６を介するブリッジ部51をもつ絶縁層５が形成されてい
る。平面図である第１図（ａ）の点線で囲まれた部分で
あるブリッジ部51の上に発熱抵抗体３および測温抵抗体
４が配置されている。そしてこれらの抵抗体の端子31,4
1は、ブリッジ部51の外側の基板５と接触している絶縁
層５の上まで延びている。またブリッジ部51には、抵抗
体3,4の三方を囲んで窓71,72が明けられている。
第３図（ａ）〜（ｄ）はこのような流量センサの製造
工程を示し、第１図と共通の部分には同一の符号が付さ
れている。先ず、任意の結晶方位を持つ2.5mm角，厚さ4
00μｍのシリコン基板２の上に熱酸化により厚さ２μｍ
のSiO2層１を絶縁膜として形成し、さらにその上に多結
晶シリコン層８を公知の技術を用いて２μｍ厚に堆積す
る（図（ａ））。次いで、多結晶シリコン層８を選択エ
ッチングし、第１図（ａ）の点線で囲まれた部分に相当
する400μｍ角の島状のパターンを形成する（図
（ｂ））。次に、その上にCVDにより１μｍ厚のSiO2層
５によって被覆し、フォトエッチングにより窓71,72を
明ける（図（ｃ））。このあと、窓71,72を通じてSiO2
をエッチングしないエッチング液、例えばHF−HNO3−CH
3COOH混酸でエッチングした島状結晶シリコン層８を除
去し、空洞６を形成し、ブリッジ部51を残す。そして、
0.2μｍ厚の白金膜34をスパッタリングで形成する（図
（ｄ））。この白金膜34をパターニングして第１図に示
すような発熱抵抗体3,端子31,測温抵抗体4,端子41にす
る。
工程を示し、第１図と共通の部分には同一の符号が付さ
れている。先ず、任意の結晶方位を持つ2.5mm角，厚さ4
00μｍのシリコン基板２の上に熱酸化により厚さ２μｍ
のSiO2層１を絶縁膜として形成し、さらにその上に多結
晶シリコン層８を公知の技術を用いて２μｍ厚に堆積す
る（図（ａ））。次いで、多結晶シリコン層８を選択エ
ッチングし、第１図（ａ）の点線で囲まれた部分に相当
する400μｍ角の島状のパターンを形成する（図
（ｂ））。次に、その上にCVDにより１μｍ厚のSiO2層
５によって被覆し、フォトエッチングにより窓71,72を
明ける（図（ｃ））。このあと、窓71,72を通じてSiO2
をエッチングしないエッチング液、例えばHF−HNO3−CH
3COOH混酸でエッチングした島状結晶シリコン層８を除
去し、空洞６を形成し、ブリッジ部51を残す。そして、
0.2μｍ厚の白金膜34をスパッタリングで形成する（図
（ｄ））。この白金膜34をパターニングして第１図に示
すような発熱抵抗体3,端子31,測温抵抗体4,端子41にす
る。
なお、窓71,72はエッチング剤の入口となるほか、SiO
2層５を通じての熱伝導を制限するので、消費電力を減
少させ、流体の通過による測温抵抗体の温度変化を鋭敏
にするのにも役立つ。
2層５を通じての熱伝導を制限するので、消費電力を減
少させ、流体の通過による測温抵抗体の温度変化を鋭敏
にするのにも役立つ。
上の実施例で基板２の表面のSiO2層１は、多結晶シリ
コン層８をエッチングする際、シリコン基板２がエッチ
ングされるのを防止する役目をする。しかし、空洞６の
部分の充てんにAlなどのSiよりエッチングされやすい金
属などを用いれば、SiO2層１を省略することもできる。
コン層８をエッチングする際、シリコン基板２がエッチ
ングされるのを防止する役目をする。しかし、空洞６の
部分の充てんにAlなどのSiよりエッチングされやすい金
属などを用いれば、SiO2層１を省略することもできる。
本発明によれば、発熱抵抗体および測温抵抗体を基板
と空洞を介する絶縁層のブリッジ部上に設けることによ
り、基体の全面を、例えばICの集積等に用いることがで
きる。そして、基板との熱伝導は空洞によって阻止され
るので、発熱抵抗体による加熱の熱効率は向上し、消費
電力が著しく減少し、感度も良くなって乾電池を電源と
する流量センサとしての使用が可能になる。そして、基
体の表面に酸化シリコン膜を形成し、また抵抗体を設置
する絶縁層にも酸化シリコンを用いた島状の多結晶シリ
コン層を覆うことにより、多結晶シリコン層のエッチン
グによって容易に空洞を形成することができる。
と空洞を介する絶縁層のブリッジ部上に設けることによ
り、基体の全面を、例えばICの集積等に用いることがで
きる。そして、基板との熱伝導は空洞によって阻止され
るので、発熱抵抗体による加熱の熱効率は向上し、消費
電力が著しく減少し、感度も良くなって乾電池を電源と
する流量センサとしての使用が可能になる。そして、基
体の表面に酸化シリコン膜を形成し、また抵抗体を設置
する絶縁層にも酸化シリコンを用いた島状の多結晶シリ
コン層を覆うことにより、多結晶シリコン層のエッチン
グによって容易に空洞を形成することができる。
第１図は本発明の一実施例の流量センサを示し、そのう
ち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、
第２図は従来の流量センサの断面図、第３図は第１図の
流量センサの製造工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す断面
図である。 1:SiO2層、2:Si基板、3:発熱抵抗体、4:測温抵抗体、5:
絶縁層、51:ブリッジ部、6:空洞、71,72:窓、8:多結晶S
i層。
ち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、
第２図は従来の流量センサの断面図、第３図は第１図の
流量センサの製造工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す断面
図である。 1:SiO2層、2:Si基板、3:発熱抵抗体、4:測温抵抗体、5:
絶縁層、51:ブリッジ部、6:空洞、71,72:窓、8:多結晶S
i層。
Claims (3)
- 【請求項１】基体に支持される絶縁層上に発熱抵抗体お
よび測温抵抗体が配置されるものにおいて、絶縁層の表
面上に発熱抵抗体および測温抵抗体が配置される領域の
裏面と基体の間に空洞が介在することを特徴とする流量
センサ。 - 【請求項２】基体がシリコンより、絶縁層がシリコン酸
化膜よりなり、さらに空洞に対向する基体表面がシリコ
ン酸化膜で覆われた請求項１記載の流量センサ。 - 【請求項３】基体上に第一のシリコン酸化膜を形成する
工程と、その第一の酸化膜の上に局部的に多結晶シリコ
ンからなる中間層を設ける工程と、基体上の第一の酸化
膜および中間層を第二のシリコン層で覆う工程と、第二
の酸化膜の前記中間層の上方に位置する部分の表面に発
熱抵抗体および測温抵抗体を設ける工程と、エッチング
により前記中間層を除去する工程とを含むことを特徴と
する流量センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2233025A JP2616183B2 (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 流量センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2233025A JP2616183B2 (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 流量センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04113230A JPH04113230A (ja) | 1992-04-14 |
| JP2616183B2 true JP2616183B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=16948627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2233025A Expired - Lifetime JP2616183B2 (ja) | 1990-09-03 | 1990-09-03 | 流量センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616183B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3439942B2 (ja) * | 1997-03-10 | 2003-08-25 | 株式会社山武 | 電子式管楽器 |
| JP5176882B2 (ja) * | 2008-11-04 | 2013-04-03 | 株式会社デンソー | 熱式フローセンサ及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-09-03 JP JP2233025A patent/JP2616183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04113230A (ja) | 1992-04-14 |
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