JP4024368B2 - 発熱型薄膜素子を備えたセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱状態にある発熱型薄膜素子の抵抗値の変化から相対湿度や相対流量等を検出する発熱型薄膜素子を備えたセンサに関するものであり、特に湿度センサや流量センサに適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の発熱型薄膜素子を備えた湿度センサの概略断面図である。図において、１は空洞部２を有するシリコン基板である。そしてこのシリコン基板１の空洞部２の上に発熱部６ａが位置するようにシリコン基板１の空洞部２を囲む基板面３上に発熱型薄膜素子４が支持されている。空洞部２の上に発熱型薄膜素子４の発熱部６ａを位置させるのは、該発熱部６ａからシリコン基板１に熱が放散するのを防止し、発熱部６ａの温度をできるだけ所望の温度に保つためである。そして発熱型薄膜素子４は、薄膜により形成された下側絶縁膜５と、下側絶縁膜５の上に白金の薄膜により形成されて発熱部６ａを構成する発熱パターン６ａ1 、発熱パターン６ａ1 に電流を通電する通電パターン６ｂ及び通電パターン６ｂの端部に位置する電極６ｃ，６ｄを含む導電膜６と、下側絶縁膜５と共に導電膜６を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜７とから構成されている。下側絶縁膜５は、空洞部２を図示しないエッチング窓を通してエッチングにより形成する際のエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前の単結晶シリコン基板１上に形成される。また上側絶縁膜７は、前述したエッチング窓に対応して設けられているエッチング窓と、電極６ｃ，６ｄとを除いて導電膜６を覆うように形成されている。
【０００３】
従来は、下側絶縁膜５と上側絶縁膜７とをスパッタリングを用いてＴａ2 Ｏ5 の膜により形成していた。また白金の薄膜からなる導電膜６もスパッタリングにより形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
導電膜６の発熱パターン６ａ1 は、通常３００〜３５０℃の温度で発熱している。しかしながら従来の下側絶縁膜５及び上側絶縁膜７を構成しているＴａ2 Ｏ5 の膜には、導電膜６の発熱パターン６ａ1 が繰り返し発熱した場合に、クラックすなわち割れが入り易い。絶縁膜５，７にクラックが入ると、発熱部６ａの温度が変わり、そのことが導電膜６の抵抗値を変化させることになって、検出精度を低下させる。また最悪の場合には、このクラックの発生に伴って導電膜６も切断される（折れる）問題が発生することもあった。そこで発明者は、クラックが入り難い絶縁材料を種々選択した。例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 で絶縁膜５，７を形成すると、クラックが入らないことが確認できた。しかしながらＳｉ3 Ｎ4 により形成した絶縁膜５，７は、内部に発生する応力が大きく、発熱型薄膜素子に大きな撓みが発生して、導電膜６が破損する（折れる）おそれがあった。
【０００５】
またスパッタリングで形成した白金の導電膜６は、長時間使用すると抵抗値のバラツキが大きくなる傾向がある。
【０００６】
本発明の目的は、寿命の長い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、下側絶縁膜及び上側絶縁膜にクラックが入り難い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、下側絶縁膜及び上側絶縁膜と発熱型薄膜素子との間の剥離を防止できる発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、導電膜の抵抗値の経年変化が少い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、撓みの少い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とするセンサは、空洞部を有するシリコン基板と、空洞部の上に発熱部が位置するようにシリコン基板の空洞部を囲む基板面上に支持された発熱型薄膜素子とを具備している。シリコン基板は、好ましくは単結晶シリコン基板である。シリコン基板に形成される空洞部は、異方性エッチングにより形成されるものである。そして発熱型薄膜素子は、薄膜により形成された下側絶縁膜と、該下側絶縁膜の上に薄膜により形成され発熱部を構成する発熱パターン及び発熱パターンに電流を通電する通電パターンを含む導電膜と、下側絶縁膜と共に導電膜を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜とを備えて構成されている。導電膜は通常通電パターンの端部に位置する電極を含んでいる。この導電膜は、好ましくは白金のように発熱状態における抵抗値が安定した材料を用いて形成するのが好ましい。導電膜は、従来と同様にスパッタリングによって形成してもよいが、スパッタリングで導電膜を形成すると、膜中にＡｒが残留してこれが抵抗値にバラツキを生じさせるおそれがある。したがって蒸着（特に物理蒸着［電子ビーム蒸着］）により導電膜を形成するのが好ましい。
【００１２】
下側絶縁膜は、空洞部がシリコン基板の上方に開口しているタイプのものにあっては、空洞部をエッチグ窓を通してエッチングにより形成する際のエッチグ窓付きエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前のシリコン基板上に形成される。またその場合、上側絶縁膜は前述したエッチグ窓に対応して設けられているエッチグ窓と導電膜の電極とを除いて導電膜を覆うように下側絶縁膜の上にほぼ全面的に形成してもよい。
【００１３】
また下側絶縁膜は、空洞部がシリコン基板の下方に開口しているタイプのものにあっては、空洞部を単結晶シリコン基板の下部からエッチングすることによりにより形成する際の空洞部の天上を塞ぐためのエッチングレジスト膜であってエッチング前の単結晶シリコン基板上に形成される。
【００１４】
本発明においては、下側絶縁膜及び上側絶縁膜をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成する。種々の絶縁材料について検討した結果、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成した絶縁膜は、繰り返し加熱されてもクラックが入り難く、また絶縁膜の内部に発生する応力はＳｉ3 Ｎ4 の絶縁膜の内部に発生する応力と比べて小さいことがわかった。そのため下側絶縁膜及び上側絶縁膜をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成することが、現状最も好ましいとの結論に至った。なお、ＳｉＯx Ｎy のｘ及びｙの値を適宜に選択することにより、より好ましい特性の絶縁膜を得ることができる。発明者の試験によると、ｘは０．７〜０．８の範囲、ｙは０．７〜０．８の範囲に入るのが好ましいことが分かった。
【００１５】
シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により下側絶縁膜及び上側絶縁膜を形成した場合には、膜が化学的に安定しており、絶縁膜にクラックが入り難く、また発熱型薄膜素子が極端に撓むことがないので、寿命を延ばすことができる。
【００１６】
本発明においては、シリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜と導電膜との間及び該導電膜とシリコンオキシナイトライトよりなる上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜を介在させる。このように五酸化タンタル膜を介在させると、この五酸化タンタル膜が接着層として作用し、下側絶縁膜と導電膜との間の剥離強度が向上し、また導電膜と上側絶縁膜との間の剥離強度が向上し、発熱型薄膜素子の箇所での構成層間の剥離を確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを湿度センサに適用した実施の形態の第１例を示したものである。この湿度センサは、上面の中央に空洞部１０２を有する単結晶シリコン基板１０１と、空洞部１０２の上に発熱部１０６ａが位置するように空洞部１０２を囲む単結晶シリコン基板１０１の基板面１０３上に支持された発熱型薄膜素子１０４とを具備している。空洞部１０２は開口部の輪郭形状がほぼ矩形状になっていて、奥に向かうに従って矩形状の断面積が小さくなるように形成されている。このような形状の空洞部１０２はエッチングにより自然と形成されるものであり、その原因は単結晶シリコン基板の結晶面のエッチング速度（腐食速度）に違いがあることによるものである。発熱型薄膜素子１０４は空洞部１０２の開口部の対角線上で対向する一対の角部間に形成されている。このような発熱型薄膜素子１０４は、下側絶縁膜１０５と、導電膜１０６と、上側絶縁膜１０７と、五酸化タンタル膜１０８，１０９とから構成される。下側絶縁膜１０５はプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）により形成されたシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。導電膜１０６は、下側絶縁膜１０５の上に白金の薄膜により形成されており、発熱部１０６ａを構成する発熱パターン１０６ａ1 と、該発熱パターン１０６ａ1 に電流を通電する通電パターン１０６ｂと通電パターン１０６ｂの端部に位置する電極１０６ｃ，１０６ｄとを含んで構成される。この例では導電膜１０６を物理蒸着（電子ビーム蒸着）により形成している。電極１０６ｃ，１０６ｄは、矩形状の空洞部１０２の開口部の対向する２つの辺の外側に、発熱部１０６ａを間に挟むように形成されている。すなわち電極１０６ｃ，１０６ｄは、基板１０１の２つの辺の中央部にそれぞれ形成されている。このような電極配置にすると、これらの電極１０６ｃ，１０６ｄにボンディング線を接続する場合に、ボンディング線の長さが等しくなり、ボンディング作業が容易になる。上側絶縁膜１０７は、下側絶縁膜１０５と共に導電膜１０６を挟むようにプラズマＣＶＤにより形成したシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０８は、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間に介在された五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０９は、導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間に介在された薄膜五酸化タンタルの薄膜により形成されている。
【００１８】
発熱パターン１０６ａ1 は、空洞部１０２の中央部に蛇行状態で集中的に形成されている。下側絶縁膜１０５は、空洞部１０２をエッチング窓１０５ａを通してエッチングすることによりにより形成する際のエッチング窓付きエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前の単結晶シリコン基板１０１上に形成されている。また上側絶縁膜１０７は、エッチング窓１０５ａに対応して設けられているエッチング窓１０７ａと各電極１０６ｃ，１０６ｄを除いて導電膜１０６を覆うように下側絶縁膜１０５の上に形成されている。
【００１９】
特に、下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７は、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成されている。この場合、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の好ましいｘの値は０．７〜０．８であり、ｙの値は０．７〜０．８である。
【００２０】
下側絶縁膜１０５の厚みは、上側絶縁膜１０７の厚みよりも厚く、両者の厚みは下側絶縁膜１０５から導電膜１０６に加わる応力と上側絶縁膜１０７から導電膜１０６に加わる応力の差が、導電膜１０６を破損させない程度になるように定められている。各膜の数値例を示すと、本例では、下側絶縁膜１０５の厚みは１．５〜２μｍ、上側絶縁膜１０７の厚みは１〜１．５μｍ、導電膜１０６の厚みは４０００〜５０００オングストロームとしている。このような下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７も、この例ではプラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成されている。
【００２１】
このように下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成すると、この絶縁膜は、繰り返し加熱されてもクラックが入り難く、また絶縁膜の内部に発生する応力はＳｉ3 Ｎ4 の絶縁膜の内部に発生する応力と比べて小さい。そのため下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成することが、現状最も好ましい。なお、ＳｉＯx Ｎy のｘ及びｙの値を適宜に選択することにより、より好ましい特性の絶縁膜を得ることができる。発明者の試験によると、ｘは０．７〜０．８の範囲、ｙは０．７〜０．８の範囲に入るのが好ましいことが分かった。ｘ及びｙの値がこれらの範囲を外れると、応力が大きくなり、抵抗値が変化するという問題が発生する可能性が高くなる。
【００２２】
シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７を形成した場合には、膜が化学的に安定しており、絶縁膜にクラックが入り難く、また発熱型薄膜素子１０４が極端に撓むことがないので、寿命を延ばすことができる。更に寿命を延ばすためには、発熱型薄膜素子１０４の撓み量を小さくすることが好ましい。これを実現するためには下側絶縁膜１０５の厚みを、上側絶縁膜１０７の厚みよりも厚くして、両者の厚みを下側絶縁膜１０５から導電膜１０６に加わる応力と上側絶縁膜１０７から導電膜１０６に加わる応力との差が、導電膜１０６を破損させない程度になるように定めるのが好ましい。具体的には、前述したように下側絶縁膜１０５の厚みを１．５〜２μｍの範囲とし、上側絶縁膜１０７の厚みを１〜１．５μｍの厚みとすると、発熱型薄膜素子１０４の撓み量を下側絶縁膜１０５から導電膜１０６に加わる応力と上側絶縁膜１０７から導電膜１０６に加わる応力との差が、導電膜１０６を破損させない程度に小さくすることが可能である。なお、このような厚みで絶縁膜を形成した場合には、導電膜１０６の厚みは４０００〜５０００オングストロームの厚みにすればよい。
【００２３】
この例のように、空洞部１０２の開口部の対角線上で対向する一対の角部間に発熱型薄膜素子１０４を形成すると、発熱型薄膜素子１０４の長さを最も長くすることができて、発熱部１０６ａの熱がシリコン基板１０１側に逃げるのを抑制できる。すなわち発熱部１０６ａの温度を所望の高い温度に維持することができる。発熱部１０６ａの温度変化及び温度低下を抑制するためには、導電膜１０６の発熱パターン１０６ａ1 が空洞部１０２の中央部に集中的に形成されているのが好ましい。
【００２４】
シリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間及び該導電膜１０６とシリコンオキシナイトライトよりなる上側絶縁膜１０７との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜１０８，１０９を介在させると、これら五酸化タンタル膜１０８，１０９が接着層として作用し、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間の剥離強度が向上し、また導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間の剥離強度が向上し、発熱型薄膜素子１０４の箇所での構成層間の剥離を確実に防止することができる。五酸化タンタル膜１０８，１０９の厚みは、数１０オングストローム〜数１００オングストローム程度の厚みにすればよい。また、五酸化タンタル膜１０８，１０９の着膜によって応力歪みがが生じても、五酸化タンタル膜１０８，１０９による応力を考慮してシリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜１０５と上側絶縁膜１０７との着膜条件をコントロールすれば、全体としての応力緩和が可能である。
【００２５】
この種の湿度センサでは、発熱部１０６ａの温度が３００〜３５０℃の温度になるようにして使用される。本例の湿度センサを１０００時間使用した後でも、温度の変化は２％以内であった。この湿度センサでは、周囲の大気の湿度が変化することにより、大気への放熱量が変化し、この放熱量の変化に伴う発熱部１０６ａの温度の低下が導電膜１０６の抵抗値の変化となって検出される。したがっって湿度の変化は抵抗値の変化として検出される。なお検出される湿度は相対湿度である。
【００２６】
図４〜図６は、本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを流量センサに適用した実施の形態の第２例を示したものである。
【００２７】
この流量センサでは、単結晶シリコン基板１０１には空洞部１０２が下側に開口して形成されている。この空洞部１０２もエッチングにより形成され、その開口部の輪郭形状も前述した例と同様にほぼ矩形状となっている。単結晶シリコン基板１０１の基板面１０３上には、発熱型薄膜素子１０４が支持されている。発熱型薄膜素子１０４は空洞部１０２を覆ってドーム形に形成されている。このような発熱型薄膜素子１０４も、下側絶縁膜１０５と、導電膜１０６と、上側絶縁膜１０７と、五酸化タンタル膜１０８，１０９とから構成されている。下側絶縁膜１０５は空洞部１０２を単結晶シリコン基板１０１の下部からエッチングすることによりにより形成する際の空洞部１０２の天上を塞ぐためのエッチングレジスト膜であって、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。このシリコンオキシナイトライトの薄膜は、エッチング前の単結晶シリコン基板１０１上にプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）により形成される。導電膜１０６は、発熱パターン１０６ａ1 と、この発熱パターン１０６ａ1 に通電をする通電パターン１０６ｂと、これら通電パターン１０６ｂの端部に位置する電極１０６ｃ，１０６ｄとの他に、これらのパターン１０６ａ1 ，１０６ｂの両側に設けられている白金製の抵抗値可変形センサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆを備えている。これらセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆは、同じ温度の加熱を受けると実質的に同じ抵抗値を示すものが使用されている。これらセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆの両端にも、電極１０６ｇ，１０６ｈ，１０６ｉ，１０６ｊが設けられている。この例でも導電膜１０６は物理蒸着（電子ビーム蒸着）により形成している。上側絶縁膜１０７は、下側絶縁膜１０５と共に導電膜１０６を挟むようにプラズマＣＶＤにより形成したシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０８は、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間に介在された五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０９は、導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間に介在する薄膜五酸化タンタルの薄膜により形成されている。
【００２８】
このように導電膜１０６が発熱パターン１０６ａ1 の両側にセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆを備えた発熱型薄膜素子１０４においては、通電パターン１０６ｂを通して発熱パターン１０６ａ1 に通電をし、発熱パターン１０６ａ1 を発熱させてセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆを加熱した状態で、この発熱型薄膜素子１０４に触れながらこの発熱型薄膜素子１０４を横切って流れる流体の流量の検出を行う。この際にセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆは、一方のセンサ本体パターン１０６ｅが検出すべき流体の流れ方向に対して上流側に位置し、他方のセンサ本体パターン１０６ｆが検出すべき流体の流れ方向に対して下流側に位置するように配置する。
【００２９】
センサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆは、流体が流れていないときには発熱パターン１０６ａ1 により同じ温度に加熱されているので、センサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆの抵抗値は同じ値を示している。流体が流れると、上流側のセンサ本体パターン１０６ｅの温度低下が下流側のセンサ本体パターン１０６ｆの温度低下より大きくなり、上流側のセンサ本体パターン１０６ｅの抵抗値が下流側のセンサ本体パターン１０６ｆの抵抗値より小さくなる。これらセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆの抵抗値の差より流体の流量を測定する。
【００３０】
この例でも、下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成し、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間及び導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間に五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜を介在させているので、第１例と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明においては、下側絶縁膜及び上側絶縁膜をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成しているので、この膜は化学的に安定しており、絶縁膜にクラックが入り難く、また発熱型薄膜素子が極端に撓むことがなく、センサの寿命を延ばすことができる。さらに本発明においては、シリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜と導電膜との間及び該導電膜とシリコンオキシナイトライトよりなる上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜を介在させているので、この五酸化タンタル膜が接着層として作用し、下側絶縁膜と導電膜との間の剥離強度が向上し、また導電膜と上側絶縁膜との間の剥離強度が向上し、発熱型薄膜素子の箇所での構成層間の剥離を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを湿度センサに適用した実施の形態の第１例を示した斜視図である。
【図２】図１の対角線に沿った縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は図１の導電膜のパターンの詳細を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその発熱パターンの拡大図である。
【図４】本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを流量センサに適用した実施の形態の第２例を示した斜視図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線縦断面図である。
【図６】第２例で用いている発熱型薄膜素子の構造を示す平面図である。
【図７】従来の発熱型薄膜素子を備えたセンサにおける対角線に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
１０１ シリコン基板
１０２ 空洞部
１０３ 空洞部を囲む基板面
１０４ 発熱型薄膜素子
１０５ 下側絶縁膜
１０５ａ エッチング窓
１０６ 導電膜
１０６ａ 発熱部
１０６ａ1 発熱パターン
１０６ｂ 通電パターン
１０６ｃ，１０６ｄ 電極
１０６ｅ，１０６ｆ 抵抗値可変形センサ本体パターン
１０６ｇ，１０６ｈ，１０６ｉ，１０６ｊ 電極
１０７ 上側絶縁膜
１０７ａ エッチング窓
１０８，１０９ 五酸化タンタル膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱状態にある発熱型薄膜素子の抵抗値の変化から相対湿度や相対流量等を検出する発熱型薄膜素子を備えたセンサに関するものであり、特に湿度センサや流量センサに適用できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の発熱型薄膜素子を備えた湿度センサの概略断面図である。図において、１は空洞部２を有するシリコン基板である。そしてこのシリコン基板１の空洞部２の上に発熱部６ａが位置するようにシリコン基板１の空洞部２を囲む基板面３上に発熱型薄膜素子４が支持されている。空洞部２の上に発熱型薄膜素子４の発熱部６ａを位置させるのは、該発熱部６ａからシリコン基板１に熱が放散するのを防止し、発熱部６ａの温度をできるだけ所望の温度に保つためである。そして発熱型薄膜素子４は、薄膜により形成された下側絶縁膜５と、下側絶縁膜５の上に白金の薄膜により形成されて発熱部６ａを構成する発熱パターン６ａ1 、発熱パターン６ａ1 に電流を通電する通電パターン６ｂ及び通電パターン６ｂの端部に位置する電極６ｃ，６ｄを含む導電膜６と、下側絶縁膜５と共に導電膜６を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜７とから構成されている。下側絶縁膜５は、空洞部２を図示しないエッチング窓を通してエッチングにより形成する際のエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前の単結晶シリコン基板１上に形成される。また上側絶縁膜７は、前述したエッチング窓に対応して設けられているエッチング窓と、電極６ｃ，６ｄとを除いて導電膜６を覆うように形成されている。
【０００３】
従来は、下側絶縁膜５と上側絶縁膜７とをスパッタリングを用いてＴａ2 Ｏ5 の膜により形成していた。また白金の薄膜からなる導電膜６もスパッタリングにより形成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
導電膜６の発熱パターン６ａ1 は、通常３００〜３５０℃の温度で発熱している。しかしながら従来の下側絶縁膜５及び上側絶縁膜７を構成しているＴａ2 Ｏ5 の膜には、導電膜６の発熱パターン６ａ1 が繰り返し発熱した場合に、クラックすなわち割れが入り易い。絶縁膜５，７にクラックが入ると、発熱部６ａの温度が変わり、そのことが導電膜６の抵抗値を変化させることになって、検出精度を低下させる。また最悪の場合には、このクラックの発生に伴って導電膜６も切断される（折れる）問題が発生することもあった。そこで発明者は、クラックが入り難い絶縁材料を種々選択した。例えば、Ｓｉ3 Ｎ4 で絶縁膜５，７を形成すると、クラックが入らないことが確認できた。しかしながらＳｉ3 Ｎ4 により形成した絶縁膜５，７は、内部に発生する応力が大きく、発熱型薄膜素子に大きな撓みが発生して、導電膜６が破損する（折れる）おそれがあった。
【０００５】
またスパッタリングで形成した白金の導電膜６は、長時間使用すると抵抗値のバラツキが大きくなる傾向がある。
【０００６】
本発明の目的は、寿命の長い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、下側絶縁膜及び上側絶縁膜にクラックが入り難い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、下側絶縁膜及び上側絶縁膜と発熱型薄膜素子との間の剥離を防止できる発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、導電膜の抵抗値の経年変化が少い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、撓みの少い発熱型薄膜素子を備えたセンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とするセンサは、空洞部を有するシリコン基板と、空洞部の上に発熱部が位置するようにシリコン基板の空洞部を囲む基板面上に支持された発熱型薄膜素子とを具備している。シリコン基板は、好ましくは単結晶シリコン基板である。シリコン基板に形成される空洞部は、異方性エッチングにより形成されるものである。そして発熱型薄膜素子は、薄膜により形成された下側絶縁膜と、該下側絶縁膜の上に薄膜により形成され発熱部を構成する発熱パターン及び発熱パターンに電流を通電する通電パターンを含む導電膜と、下側絶縁膜と共に導電膜を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜とを備えて構成されている。導電膜は通常通電パターンの端部に位置する電極を含んでいる。この導電膜は、好ましくは白金のように発熱状態における抵抗値が安定した材料を用いて形成するのが好ましい。導電膜は、従来と同様にスパッタリングによって形成してもよいが、スパッタリングで導電膜を形成すると、膜中にＡｒが残留してこれが抵抗値にバラツキを生じさせるおそれがある。したがって蒸着（特に物理蒸着［電子ビーム蒸着］）により導電膜を形成するのが好ましい。
【００１２】
下側絶縁膜は、空洞部がシリコン基板の上方に開口しているタイプのものにあっては、空洞部をエッチグ窓を通してエッチングにより形成する際のエッチグ窓付きエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前のシリコン基板上に形成される。またその場合、上側絶縁膜は前述したエッチグ窓に対応して設けられているエッチグ窓と導電膜の電極とを除いて導電膜を覆うように下側絶縁膜の上にほぼ全面的に形成してもよい。
【００１３】
また下側絶縁膜は、空洞部がシリコン基板の下方に開口しているタイプのものにあっては、空洞部を単結晶シリコン基板の下部からエッチングすることによりにより形成する際の空洞部の天上を塞ぐためのエッチングレジスト膜であってエッチング前の単結晶シリコン基板上に形成される。
【００１４】
本発明においては、下側絶縁膜及び上側絶縁膜をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成する。種々の絶縁材料について検討した結果、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成した絶縁膜は、繰り返し加熱されてもクラックが入り難く、また絶縁膜の内部に発生する応力はＳｉ3 Ｎ4 の絶縁膜の内部に発生する応力と比べて小さいことがわかった。そのため下側絶縁膜及び上側絶縁膜をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成することが、現状最も好ましいとの結論に至った。なお、ＳｉＯx Ｎy のｘ及びｙの値を適宜に選択することにより、より好ましい特性の絶縁膜を得ることができる。発明者の試験によると、ｘは０．７〜０．８の範囲、ｙは０．７〜０．８の範囲に入るのが好ましいことが分かった。
【００１５】
シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により下側絶縁膜及び上側絶縁膜を形成した場合には、膜が化学的に安定しており、絶縁膜にクラックが入り難く、また発熱型薄膜素子が極端に撓むことがないので、寿命を延ばすことができる。
【００１６】
本発明においては、シリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜と導電膜との間及び該導電膜とシリコンオキシナイトライトよりなる上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜を介在させる。このように五酸化タンタル膜を介在させると、この五酸化タンタル膜が接着層として作用し、下側絶縁膜と導電膜との間の剥離強度が向上し、また導電膜と上側絶縁膜との間の剥離強度が向上し、発熱型薄膜素子の箇所での構成層間の剥離を確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを湿度センサに適用した実施の形態の第１例を示したものである。この湿度センサは、上面の中央に空洞部１０２を有する単結晶シリコン基板１０１と、空洞部１０２の上に発熱部１０６ａが位置するように空洞部１０２を囲む単結晶シリコン基板１０１の基板面１０３上に支持された発熱型薄膜素子１０４とを具備している。空洞部１０２は開口部の輪郭形状がほぼ矩形状になっていて、奥に向かうに従って矩形状の断面積が小さくなるように形成されている。このような形状の空洞部１０２はエッチングにより自然と形成されるものであり、その原因は単結晶シリコン基板の結晶面のエッチング速度（腐食速度）に違いがあることによるものである。発熱型薄膜素子１０４は空洞部１０２の開口部の対角線上で対向する一対の角部間に形成されている。このような発熱型薄膜素子１０４は、下側絶縁膜１０５と、導電膜１０６と、上側絶縁膜１０７と、五酸化タンタル膜１０８，１０９とから構成される。下側絶縁膜１０５はプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）により形成されたシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。導電膜１０６は、下側絶縁膜１０５の上に白金の薄膜により形成されており、発熱部１０６ａを構成する発熱パターン１０６ａ1 と、該発熱パターン１０６ａ1 に電流を通電する通電パターン１０６ｂと通電パターン１０６ｂの端部に位置する電極１０６ｃ，１０６ｄとを含んで構成される。この例では導電膜１０６を物理蒸着（電子ビーム蒸着）により形成している。電極１０６ｃ，１０６ｄは、矩形状の空洞部１０２の開口部の対向する２つの辺の外側に、発熱部１０６ａを間に挟むように形成されている。すなわち電極１０６ｃ，１０６ｄは、基板１０１の２つの辺の中央部にそれぞれ形成されている。このような電極配置にすると、これらの電極１０６ｃ，１０６ｄにボンディング線を接続する場合に、ボンディング線の長さが等しくなり、ボンディング作業が容易になる。上側絶縁膜１０７は、下側絶縁膜１０５と共に導電膜１０６を挟むようにプラズマＣＶＤにより形成したシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０８は、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間に介在された五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０９は、導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間に介在された薄膜五酸化タンタルの薄膜により形成されている。
【００１８】
発熱パターン１０６ａ1 は、空洞部１０２の中央部に蛇行状態で集中的に形成されている。下側絶縁膜１０５は、空洞部１０２をエッチング窓１０５ａを通してエッチングすることによりにより形成する際のエッチング窓付きエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前の単結晶シリコン基板１０１上に形成されている。また上側絶縁膜１０７は、エッチング窓１０５ａに対応して設けられているエッチング窓１０７ａと各電極１０６ｃ，１０６ｄを除いて導電膜１０６を覆うように下側絶縁膜１０５の上に形成されている。
【００１９】
特に、下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７は、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成されている。この場合、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の好ましいｘの値は０．７〜０．８であり、ｙの値は０．７〜０．８である。
【００２０】
下側絶縁膜１０５の厚みは、上側絶縁膜１０７の厚みよりも厚く、両者の厚みは下側絶縁膜１０５から導電膜１０６に加わる応力と上側絶縁膜１０７から導電膜１０６に加わる応力の差が、導電膜１０６を破損させない程度になるように定められている。各膜の数値例を示すと、本例では、下側絶縁膜１０５の厚みは１．５〜２μｍ、上側絶縁膜１０７の厚みは１〜１．５μｍ、導電膜１０６の厚みは４０００〜５０００オングストロームとしている。このような下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７も、この例ではプラズマ化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成されている。
【００２１】
このように下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成すると、この絶縁膜は、繰り返し加熱されてもクラックが入り難く、また絶縁膜の内部に発生する応力はＳｉ3 Ｎ4 の絶縁膜の内部に発生する応力と比べて小さい。そのため下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成することが、現状最も好ましい。なお、ＳｉＯx Ｎy のｘ及びｙの値を適宜に選択することにより、より好ましい特性の絶縁膜を得ることができる。発明者の試験によると、ｘは０．７〜０．８の範囲、ｙは０．７〜０．８の範囲に入るのが好ましいことが分かった。ｘ及びｙの値がこれらの範囲を外れると、応力が大きくなり、抵抗値が変化するという問題が発生する可能性が高くなる。
【００２２】
シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７を形成した場合には、膜が化学的に安定しており、絶縁膜にクラックが入り難く、また発熱型薄膜素子１０４が極端に撓むことがないので、寿命を延ばすことができる。更に寿命を延ばすためには、発熱型薄膜素子１０４の撓み量を小さくすることが好ましい。これを実現するためには下側絶縁膜１０５の厚みを、上側絶縁膜１０７の厚みよりも厚くして、両者の厚みを下側絶縁膜１０５から導電膜１０６に加わる応力と上側絶縁膜１０７から導電膜１０６に加わる応力との差が、導電膜１０６を破損させない程度になるように定めるのが好ましい。具体的には、前述したように下側絶縁膜１０５の厚みを１．５〜２μｍの範囲とし、上側絶縁膜１０７の厚みを１〜１．５μｍの厚みとすると、発熱型薄膜素子１０４の撓み量を下側絶縁膜１０５から導電膜１０６に加わる応力と上側絶縁膜１０７から導電膜１０６に加わる応力との差が、導電膜１０６を破損させない程度に小さくすることが可能である。なお、このような厚みで絶縁膜を形成した場合には、導電膜１０６の厚みは４０００〜５０００オングストロームの厚みにすればよい。
【００２３】
この例のように、空洞部１０２の開口部の対角線上で対向する一対の角部間に発熱型薄膜素子１０４を形成すると、発熱型薄膜素子１０４の長さを最も長くすることができて、発熱部１０６ａの熱がシリコン基板１０１側に逃げるのを抑制できる。すなわち発熱部１０６ａの温度を所望の高い温度に維持することができる。発熱部１０６ａの温度変化及び温度低下を抑制するためには、導電膜１０６の発熱パターン１０６ａ1 が空洞部１０２の中央部に集中的に形成されているのが好ましい。
【００２４】
シリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間及び該導電膜１０６とシリコンオキシナイトライトよりなる上側絶縁膜１０７との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜１０８，１０９を介在させると、これら五酸化タンタル膜１０８，１０９が接着層として作用し、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間の剥離強度が向上し、また導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間の剥離強度が向上し、発熱型薄膜素子１０４の箇所での構成層間の剥離を確実に防止することができる。五酸化タンタル膜１０８，１０９の厚みは、数１０オングストローム〜数１００オングストローム程度の厚みにすればよい。また、五酸化タンタル膜１０８，１０９の着膜によって応力歪みがが生じても、五酸化タンタル膜１０８，１０９による応力を考慮してシリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜１０５と上側絶縁膜１０７との着膜条件をコントロールすれば、全体としての応力緩和が可能である。
【００２５】
この種の湿度センサでは、発熱部１０６ａの温度が３００〜３５０℃の温度になるようにして使用される。本例の湿度センサを１０００時間使用した後でも、温度の変化は２％以内であった。この湿度センサでは、周囲の大気の湿度が変化することにより、大気への放熱量が変化し、この放熱量の変化に伴う発熱部１０６ａの温度の低下が導電膜１０６の抵抗値の変化となって検出される。したがっって湿度の変化は抵抗値の変化として検出される。なお検出される湿度は相対湿度である。
【００２６】
図４〜図６は、本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを流量センサに適用した実施の形態の第２例を示したものである。
【００２７】
この流量センサでは、単結晶シリコン基板１０１には空洞部１０２が下側に開口して形成されている。この空洞部１０２もエッチングにより形成され、その開口部の輪郭形状も前述した例と同様にほぼ矩形状となっている。単結晶シリコン基板１０１の基板面１０３上には、発熱型薄膜素子１０４が支持されている。発熱型薄膜素子１０４は空洞部１０２を覆ってドーム形に形成されている。このような発熱型薄膜素子１０４も、下側絶縁膜１０５と、導電膜１０６と、上側絶縁膜１０７と、五酸化タンタル膜１０８，１０９とから構成されている。下側絶縁膜１０５は空洞部１０２を単結晶シリコン基板１０１の下部からエッチングすることによりにより形成する際の空洞部１０２の天上を塞ぐためのエッチングレジスト膜であって、シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。このシリコンオキシナイトライトの薄膜は、エッチング前の単結晶シリコン基板１０１上にプラズマ化学蒸着（プラズマＣＶＤ）により形成される。導電膜１０６は、発熱パターン１０６ａ1 と、この発熱パターン１０６ａ1 に通電をする通電パターン１０６ｂと、これら通電パターン１０６ｂの端部に位置する電極１０６ｃ，１０６ｄとの他に、これらのパターン１０６ａ1 ，１０６ｂの両側に設けられている白金製の抵抗値可変形センサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆを備えている。これらセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆは、同じ温度の加熱を受けると実質的に同じ抵抗値を示すものが使用されている。これらセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆの両端にも、電極１０６ｇ，１０６ｈ，１０６ｉ，１０６ｊが設けられている。この例でも導電膜１０６は物理蒸着（電子ビーム蒸着）により形成している。上側絶縁膜１０７は、下側絶縁膜１０５と共に導電膜１０６を挟むようにプラズマＣＶＤにより形成したシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０８は、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間に介在された五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜により形成されている。五酸化タンタル膜１０９は、導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間に介在する薄膜五酸化タンタルの薄膜により形成されている。
【００２８】
このように導電膜１０６が発熱パターン１０６ａ1 の両側にセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆを備えた発熱型薄膜素子１０４においては、通電パターン１０６ｂを通して発熱パターン１０６ａ1 に通電をし、発熱パターン１０６ａ1 を発熱させてセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆを加熱した状態で、この発熱型薄膜素子１０４に触れながらこの発熱型薄膜素子１０４を横切って流れる流体の流量の検出を行う。この際にセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆは、一方のセンサ本体パターン１０６ｅが検出すべき流体の流れ方向に対して上流側に位置し、他方のセンサ本体パターン１０６ｆが検出すべき流体の流れ方向に対して下流側に位置するように配置する。
【００２９】
センサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆは、流体が流れていないときには発熱パターン１０６ａ1 により同じ温度に加熱されているので、センサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆの抵抗値は同じ値を示している。流体が流れると、上流側のセンサ本体パターン１０６ｅの温度低下が下流側のセンサ本体パターン１０６ｆの温度低下より大きくなり、上流側のセンサ本体パターン１０６ｅの抵抗値が下流側のセンサ本体パターン１０６ｆの抵抗値より小さくなる。これらセンサ本体パターン１０６ｅ，１０６ｆの抵抗値の差より流体の流量を測定する。
【００３０】
この例でも、下側絶縁膜１０５及び上側絶縁膜１０７をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成し、下側絶縁膜１０５と導電膜１０６との間及び導電膜１０６と上側絶縁膜１０７との間に五酸化タンタル（Ｔａ2 Ｏ5 ）の薄膜を介在させているので、第１例と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明においては、下側絶縁膜及び上側絶縁膜をシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成しているので、この膜は化学的に安定しており、絶縁膜にクラックが入り難く、また発熱型薄膜素子が極端に撓むことがなく、センサの寿命を延ばすことができる。さらに本発明においては、シリコンオキシナイトライトよりなる下側絶縁膜と導電膜との間及び該導電膜とシリコンオキシナイトライトよりなる上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜を介在させているので、この五酸化タンタル膜が接着層として作用し、下側絶縁膜と導電膜との間の剥離強度が向上し、また導電膜と上側絶縁膜との間の剥離強度が向上し、発熱型薄膜素子の箇所での構成層間の剥離を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを湿度センサに適用した実施の形態の第１例を示した斜視図である。
【図２】図１の対角線に沿った縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は図１の導電膜のパターンの詳細を示したもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はその発熱パターンの拡大図である。
【図４】本発明に係る発熱型薄膜素子を備えたセンサを流量センサに適用した実施の形態の第２例を示した斜視図である。
【図５】図４のＸ−Ｘ線縦断面図である。
【図６】第２例で用いている発熱型薄膜素子の構造を示す平面図である。
【図７】従来の発熱型薄膜素子を備えたセンサにおける対角線に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
１０１ シリコン基板
１０２ 空洞部
１０３ 空洞部を囲む基板面
１０４ 発熱型薄膜素子
１０５ 下側絶縁膜
１０５ａ エッチング窓
１０６ 導電膜
１０６ａ 発熱部
１０６ａ1 発熱パターン
１０６ｂ 通電パターン
１０６ｃ，１０６ｄ 電極
１０６ｅ，１０６ｆ 抵抗値可変形センサ本体パターン
１０６ｇ，１０６ｈ，１０６ｉ，１０６ｊ 電極
１０７ 上側絶縁膜
１０７ａ エッチング窓
１０８，１０９ 五酸化タンタル膜
Claims (4)
- 空洞部を有するシリコン基板と、前記空洞部の上に発熱部が位置するように前記シリコン基板の前記空洞部を囲む前記シリコン基板の基板面上に支持された発熱型薄膜素子とを具備し、
前記発熱型薄膜素子が、薄膜により形成された下側絶縁膜と、前記下側絶縁膜の上に薄膜により形成され前記発熱部を構成する発熱パターン及び前記発熱パターンに電流を通電する通電パターンを含む導電膜と、前記下側絶縁膜と共に前記導電膜を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜とを備えて構成されている発熱型薄膜素子を備えたセンサであって、
前記下側絶縁膜及び前記上側絶縁膜がシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成され、
前記下側絶縁膜と前記導電膜との間及び該導電膜と前記上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜が介在していることを特徴とする発熱型薄膜素子を備えたセンサ。 - 空洞部を有する単結晶シリコン基板と、前記空洞部の上に発熱部が位置するように前記単結晶シリコン基板の前記空洞部を囲む基板面上に支持された発熱型薄膜素子とを具備し、
前記発熱型薄膜素子が、薄膜により形成された下側絶縁膜と、前記下側絶縁膜の上に白金の薄膜により形成され前記発熱部を構成する発熱パターン、前記発熱パターンに電流を通電する通電パターン及び前記通電パターンの端部に位置する電極を含む導電膜と、前記下側絶縁膜と共に前記導電膜を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜とから構成され、
前記下側絶縁膜が前記空洞部をエッチング窓を通してエッチングすることによりにより形成する際のエッチング窓付きエッチングレジスト膜を構成するパターンでエッチング前の前記単結晶シリコン基板上に形成され、
前記上側絶縁膜が前記エッチング窓に対応して設けられているエッチング窓と前記電極を除いて前記導電膜を覆うように前記下側絶縁膜の上に形成されている発熱型薄膜素子を備えたセンサであって、
前記下側絶縁膜及び前記上側絶縁膜がシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成され、
前記下側絶縁膜と前記導電膜との間及び該導電膜と前記上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜が介在していることを特徴とする発熱型薄膜素子を備えたセンサ。 - 空洞部を有する単結晶シリコン基板と、前記空洞部の上に発熱部が位置するように前記単結晶シリコン基板の前記空洞部を囲む基板面上に支持された発熱型薄膜素子とを具備し、
前記発熱型薄膜素子が、薄膜により形成された下側絶縁膜と、前記下側絶縁膜の上に白金の薄膜により形成され前記発熱部を構成する発熱パターン、前記発熱パターンに電流を通電する通電パターン及び前記通電パターンの端部に位置する電極を含む導電膜と、前記下側絶縁膜と共に前記導電膜を挟むように薄膜により形成された上側絶縁膜とから構成され、
前記下側絶縁膜が前記空洞部を前記単結晶シリコン基板の下部からエッチングすることによりにより形成する際の前記空洞部の天上を塞ぐためのエッチングレジスト膜であってエッチング前の前記単結晶シリコン基板上に形成され、
前記上側絶縁膜が前記電極を除いて前記導電膜を覆うように前記下側絶縁膜の上に形成されている発熱型薄膜素子を備えたセンサであって、
前記下側絶縁膜及び前記上側絶縁膜がシリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）により形成され、
前記下側絶縁膜と前記導電膜との間及び該導電膜と前記上側絶縁膜との間にそれぞれ薄膜により形成された五酸化タンタル膜が介在していることを特徴とする発熱型薄膜素子を備えたセンサ。 - 前記シリコンオキシナイトライト（ＳｉＯx Ｎy ）のｘが０．７〜０．８であり、ｙが０．７〜０．８であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の発熱型薄膜素子を備えたセンサ。
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