JP3678180B2

JP3678180B2 - フローセンサ

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Publication number: JP3678180B2
Application number: JP2001228246A
Authority: JP
Inventors: 隆雄岩城; 山本　　敏雅; 弘幸和戸; 竹内　　幸裕
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: US6701782B2; DE10234171B4; US20030019290A1; JP2003042824A; DE10234171A1

Description

【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５ａ，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，６ａ，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_u２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０．１２μｍ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），（ｉｉｉ）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０．５μｍ、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１１−１９４０４３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（ｉｉ）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、ＭｇＯ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、ＳｉＣ、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。

Claims

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。