JPH01301120A - 半導体流速センサ - Google Patents
半導体流速センサInfo
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- JPH01301120A JPH01301120A JP63133079A JP13307988A JPH01301120A JP H01301120 A JPH01301120 A JP H01301120A JP 63133079 A JP63133079 A JP 63133079A JP 13307988 A JP13307988 A JP 13307988A JP H01301120 A JPH01301120 A JP H01301120A
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- semiconductor
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Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
し産業上の利用分野Ｊ
この発明は、半導体基板上に発熱体と温度検出素子とを
形成した半導体流速センサに関し、特に発熱体と温度検
出素子を設けた半導体層を薄くした改良にかかわる１、 〔従来の技術〕 第６図及び第７図は例えば特開昭６０−１５２５号公報
に示された従来の半導体流速センサを示す平面図及び耐
面図である。図において、ｌはシリコンからなる半導体
基板で、下半部はｎ型領域１ａからなるが、上′Ｐ部は
ｐ型不純物拡散領域１ｂにされている。２は領域ｌｂに
拡散抵抗により形成された発熱素子で、流体の流れ方向
Ｆに対しＦ原端に位置している。３及び４は領域ｌｂに
形成されたダイオードからなる第１及び第２の湿度検出
素子、５はａＬｏ−からなる絶縁膜、６はアルミ蒸着に
よる電極。
形成した半導体流速センサに関し、特に発熱体と温度検
出素子を設けた半導体層を薄くした改良にかかわる１、 〔従来の技術〕 第６図及び第７図は例えば特開昭６０−１５２５号公報
に示された従来の半導体流速センサを示す平面図及び耐
面図である。図において、ｌはシリコンからなる半導体
基板で、下半部はｎ型領域１ａからなるが、上′Ｐ部は
ｐ型不純物拡散領域１ｂにされている。２は領域ｌｂに
拡散抵抗により形成された発熱素子で、流体の流れ方向
Ｆに対しＦ原端に位置している。３及び４は領域ｌｂに
形成されたダイオードからなる第１及び第２の湿度検出
素子、５はａＬｏ−からなる絶縁膜、６はアルミ蒸着に
よる電極。
７は８１０１などからなる保護膜である。なお、′Ｆ匡
極６り上の保護膜６は除犬されている。基板ｌのド血に
は中央にエツチングにより凹部８が形成され、上部を薄
くしである。これにより、湿度勾配を大きくし、センサ
自体の熱谷慰が小さくなることにより応答性を改善して
いる。
極６り上の保護膜６は除犬されている。基板ｌのド血に
は中央にエツチングにより凹部８が形成され、上部を薄
くしである。これにより、湿度勾配を大きくし、センサ
自体の熱谷慰が小さくなることにより応答性を改善して
いる。
１１発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の半導体流体センサでは、基板１をエ
ツチングして四部８を形成するのに、深Ｊ Ｇこばらつ
きがあるので深くできず、上部の薄肉部の厚さが余り薄
くできなく、横方向の熱抵抗が小さく１発熱体２の温度
を上げると流体温良検出素子３湛度が上り、流速検出精
度が低下するという問題点かあった。さらに、熱容量が
余り小さくならず、応答性もそれだけＦがるという問題
点があった〇 この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、温度検出素子及び発熱素子が杉因された領域
層の横方向の熱抵抗を大きくシ。
ツチングして四部８を形成するのに、深Ｊ Ｇこばらつ
きがあるので深くできず、上部の薄肉部の厚さが余り薄
くできなく、横方向の熱抵抗が小さく１発熱体２の温度
を上げると流体温良検出素子３湛度が上り、流速検出精
度が低下するという問題点かあった。さらに、熱容量が
余り小さくならず、応答性もそれだけＦがるという問題
点があった〇 この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、温度検出素子及び発熱素子が杉因された領域
層の横方向の熱抵抗を大きくシ。
発熱素子の温度を上げても流体温度検出素子への影響を
小さくして流速検出精度を向よし、熱容量を小さくして
応答性を高くした半導体流込センサを得ることを目的と
している。
小さくして流速検出精度を向よし、熱容量を小さくして
応答性を高くした半導体流込センサを得ることを目的と
している。
この発明にかかる半導体流込センサは、半導体基板上に
ｈｔ（縁ｊ佇からなるエツチングストッパ層ヲ形成し、
この絶縁層上に半導体層を形成し、この′Ｐ導体層に発
熱素子と温度検出素子を（Ｉｔ或し、上記半導体基板に
裏面からエツチングにより上記ストッパ層に達する四部
を形成し、上部を薄肉の半導体層部にしたものである。
ｈｔ（縁ｊ佇からなるエツチングストッパ層ヲ形成し、
この絶縁層上に半導体層を形成し、この′Ｐ導体層に発
熱素子と温度検出素子を（Ｉｔ或し、上記半導体基板に
裏面からエツチングにより上記ストッパ層に達する四部
を形成し、上部を薄肉の半導体層部にしたものである。
この発明においては、発熱素子と温度検出素子が形成さ
れた部分の半導体層部は、下部の半導体基板は四部によ
り除かれて精度高い薄肉厚さにされており、横方向の熱
抵抗か大きくなり１発熱素子の濡１更による流体温度検
出素子への影響が小さくなり、流速検出精度が高められ
る。
れた部分の半導体層部は、下部の半導体基板は四部によ
り除かれて精度高い薄肉厚さにされており、横方向の熱
抵抗か大きくなり１発熱素子の濡１更による流体温度検
出素子への影響が小さくなり、流速検出精度が高められ
る。
第１図及び第２図はこの発明による＃？導導体流上セン
サ平面図及び断面図である。図において。
サ平面図及び断面図である。図において。
１１は半導体基板で、土面にエツチングストッパ噌（以
Ｆ「ストッパ層」と称する）１３が形成されており、そ
の上部には′４−４体層か形成されている。
Ｆ「ストッパ層」と称する）１３が形成されており、そ
の上部には′４−４体層か形成されている。
ｍ及び１６は絶縁Ｉ曽、 １７及び１８は第１及び第２
の温度検出素子、１９は発熱素子である。田は基板１１
の裏面からエツチングにより除去された凹部で、ストッ
パＪ＊ １２に達した深さにされ、その上部が精度高い
薄ｊｇさにされ、熱抵抗を大きくシ１発熱素子１９から
の温度検出素子１５．１６への影響を小さくしている。
の温度検出素子、１９は発熱素子である。田は基板１１
の裏面からエツチングにより除去された凹部で、ストッ
パＪ＊ １２に達した深さにされ、その上部が精度高い
薄ｊｇさにされ、熱抵抗を大きくシ１発熱素子１９から
の温度検出素子１５．１６への影響を小さくしている。
次に、上記流速センサの製造を第８図により説明する。
まず、第８ ［１１（ａ）のように、単結晶（ｐ型）シ
リコンからなる半導体基板１１の表面に絶縁層（例えば
８１０ｇ ）からなるストッパ層化を形成する。
リコンからなる半導体基板１１の表面に絶縁層（例えば
８１０ｇ ）からなるストッパ層化を形成する。
つづいて、第８図（ｂ）のように、ストッパＪｌ！！ｊ
１２をエツチングにより中央部を残し他部を除去する
。
１２をエツチングにより中央部を残し他部を除去する
。
第８図（０）のように、ストッパ／ｌ １２上及び基板
１１の露出した面上にエピタキシャル法などにより多結
晶シリコン層？形成し、これをレーザアンニールにより
単結晶（ｐ型）シリコン＠ １３にする。
１１の露出した面上にエピタキシャル法などにより多結
晶シリコン層？形成し、これをレーザアンニールにより
単結晶（ｐ型）シリコン＠ １３にする。
つづいて、第８図（（１）のように、シリコン層１３上
にエピタキシャル法などによりｎ型のシリコン層１４を
形成する。゛ 第８図（ｅ）のように、上、下面に熱酸化、ＯＶＤなど
により８１０．などの絶縁膜１５．１６を形成する。ホ
トエツチングにより絶縁膜１５には、温度検出素子応す
る中央部に開口部をあける。
にエピタキシャル法などによりｎ型のシリコン層１４を
形成する。゛ 第８図（ｅ）のように、上、下面に熱酸化、ＯＶＤなど
により８１０．などの絶縁膜１５．１６を形成する。ホ
トエツチングにより絶縁膜１５には、温度検出素子応す
る中央部に開口部をあける。
ついで、第８図（ｆＪのように、シリコン層１４内に拡
散により、ダイオード、トランジスタ又は拡散抵抗など
からなる温度検出素子１７．１８及び発熱素子１９を形
成する。
散により、ダイオード、トランジスタ又は拡散抵抗など
からなる温度検出素子１７．１８及び発熱素子１９を形
成する。
第８図ｇのように、基板１１をｉ （ｔｉｌ＋からエツ
チングし、ストッパＩ＃しに達し制止された深ざの囲部
加を形成し、これにより上部に半導体層による薄肉部が
精度高い薄厚さで形成される。
チングし、ストッパＩ＃しに達し制止された深ざの囲部
加を形成し、これにより上部に半導体層による薄肉部が
精度高い薄厚さで形成される。
次に第２図に示すように、検出素子１７、摺及び発ｐ？
！素子１９を接続する電極２１を既知の方法により形成
する。
！素子１９を接続する電極２１を既知の方法により形成
する。
基板１１のエツチングによる凸部美の形成は、ストッパ
層りにより正確な深さにされる。したかつて、このスト
ッパ層しの上部の半導体層の厚さは。
層りにより正確な深さにされる。したかつて、このスト
ッパ層しの上部の半導体層の厚さは。
従来のようなエツチング深さの不同に対する余裕をもた
せた厚さにする必要がなく、薄くすることができ１発熱
素子１９の熱谷噛は小さくなる。
せた厚さにする必要がなく、薄くすることができ１発熱
素子１９の熱谷噛は小さくなる。
第４図及び第５肉はこの発明の他の実施例を示す半導体
流速センサの平向因及び断ｍ＋図である。
流速センサの平向因及び断ｍ＋図である。
図において、半導体基板ｌｌ上の絶縁層からなるエツチ
ングストッパ１９０１２は、全面に形成されている。
ングストッパ１９０１２は、全面に形成されている。
ストッパ層１２面上に形成された単結晶シリコン層１３
、シリコン層１４及び絶縁層１５は、上記第１図。
、シリコン層１４及び絶縁層１５は、上記第１図。
第２興の場合と！Ａなり、エツチングにより周縁側が除
去され中央部が残されている。上記シリフン層１４に潟
Ｉ！ ＊出素子１７．１ｇ、Ｄ口熱素子貫９を形成する
工程で、半導体基板１１の土面内周縁側に同辺回路素子
（検出回路用の抵抗、オペアンプ、トランジスタ６グイ
オードなど）２３を形成し、後、配線スと小極５を形成
し、検出（ロ）路を構成している。温度検出素子１７．
１８．加熱素ｆ−１９の各電極ごと電極δとな、アルミ
線など蛍属＠線あによりワイヤボンディングしている。
去され中央部が残されている。上記シリフン層１４に潟
Ｉ！ ＊出素子１７．１ｇ、Ｄ口熱素子貫９を形成する
工程で、半導体基板１１の土面内周縁側に同辺回路素子
（検出回路用の抵抗、オペアンプ、トランジスタ６グイ
オードなど）２３を形成し、後、配線スと小極５を形成
し、検出（ロ）路を構成している。温度検出素子１７．
１８．加熱素ｆ−１９の各電極ごと電極δとな、アルミ
線など蛍属＠線あによりワイヤボンディングしている。
こうして、＃？導導体版板１１土面周縁部を利用し、検
出回路を形成し、ｆＭ度検出素子１７．１８．加熱素子
１９を接続することにより、検出回路のための別のプリ
ント基板と要せず％実作か簡単となり占有面積が縮小さ
れる。
出回路を形成し、ｆＭ度検出素子１７．１８．加熱素子
１９を接続することにより、検出回路のための別のプリ
ント基板と要せず％実作か簡単となり占有面積が縮小さ
れる。
１品度検出素子１７．１８及び発熱電子１９は、トラン
ジスタ、ダイオ−ド及び拡散抵抗等、亀匝又は抵抗が温
度によって、直線的に変化する温度依存性素子からなる
。
ジスタ、ダイオ−ド及び拡散抵抗等、亀匝又は抵抗が温
度によって、直線的に変化する温度依存性素子からなる
。
な巧上記実施例では、温度検出素子ご２個設けたか、場
合により１個でもよい。温度検出素子が１個の場合、発
熱素子１９を流体温度より−；ｌ ７Ｍｒ室高くなるよ
うに電気的に加熱し、そのときの加熱電流を検出するこ
とにより流速が測定できる。
合により１個でもよい。温度検出素子が１個の場合、発
熱素子１９を流体温度より−；ｌ ７Ｍｒ室高くなるよ
うに電気的に加熱し、そのときの加熱電流を検出するこ
とにより流速が測定できる。
−万、温度検出素子が２個の場合、発熱素子１９に近い
万の温度検出素子迅の温度ともう一万の温度検出素子１
７の温度の差を一定になるように蛋Ａ回路により制御す
ることで、１個の場合と同様にして流速が測定できる。
万の温度検出素子迅の温度ともう一万の温度検出素子１
７の温度の差を一定になるように蛋Ａ回路により制御す
ることで、１個の場合と同様にして流速が測定できる。
濡Ｉ￥検出素子か２個の場合は１個の場合に比べて素子
が１個多くなるが。
が１個多くなるが。
回路設計上の自由度か多い特徴をもつ。
また、上記実施例では、発熱素ト１９＆二対し温度検出
素子用は流れ方向の後方に装置したか、前方に＾己１道
してもよい。
素子用は流れ方向の後方に装置したか、前方に＾己１道
してもよい。
（発明の効果〕
以上のようにごの発明によれば、半導体屑板上に絶縁層
からなるエツチングストッパ層を形成し５このヒに半導
体ｎを形成し、この半導体層上部に７■度検出鴬子及び
発熱素子を杉成し、半導体基板をＩＪＸ ＋…１から中
央部をエツチングによりストッパ層に達する四部を形成
したので、ゴンチング深さがストツベ層により正確にで
き、上部の半導体層の厚さに余裕をもたせることを要せ
ず、Ｉ’ｌｔの高い薄肉部にされ、発熱素子からの横方
向の熱抵抗が大きくでき、発熱素子の温度をとげても流
体温度助出（子への形管が／Ｊ’、さくなり、流速検出
精度が向上さお１発熱素子の熱賓ｉ課が・１＼＝”＜て
よく流連変切（ご対し１心答性が向上ｒる。甲た、哨％
を電力が低減される０ さらに、′Ｐ導体納仮−七に全面Ｑ（：ストッパ層を形
成し、このストッパ層上の中央部に半導体層を形成して
ｒ晶度険出素子及び発熱素子ケ形説し、半導体基板上部
周縁に検出回路を形成することにより、検出回路用の別
の基板を省くことができ、古４１ｍ積が１小される。
からなるエツチングストッパ層を形成し５このヒに半導
体ｎを形成し、この半導体層上部に７■度検出鴬子及び
発熱素子を杉成し、半導体基板をＩＪＸ ＋…１から中
央部をエツチングによりストッパ層に達する四部を形成
したので、ゴンチング深さがストツベ層により正確にで
き、上部の半導体層の厚さに余裕をもたせることを要せ
ず、Ｉ’ｌｔの高い薄肉部にされ、発熱素子からの横方
向の熱抵抗が大きくでき、発熱素子の温度をとげても流
体温度助出（子への形管が／Ｊ’、さくなり、流速検出
精度が向上さお１発熱素子の熱賓ｉ課が・１＼＝”＜て
よく流連変切（ご対し１心答性が向上ｒる。甲た、哨％
を電力が低減される０ さらに、′Ｐ導体納仮−七に全面Ｑ（：ストッパ層を形
成し、このストッパ層上の中央部に半導体層を形成して
ｒ晶度険出素子及び発熱素子ケ形説し、半導体基板上部
周縁に検出回路を形成することにより、検出回路用の別
の基板を省くことができ、古４１ｍ積が１小される。
第１肉及び第２川はこの発明による半導体流速センサの
一実施例の平面内及び正面断面図、第８図は第１図の流
速センサの′＠造方法を工程ｆｌｆｌＪに不す説明図、
第４閃及び第５図はこの発ｔｉ１４の他σｌ′：Ｊ！。 施例企示す半導体流速センサの平向（７）及びＲｒ而面
、第６図及び第７図は従来の半導体流速センサの）ト面
図及び断面因である。 図中、１１は半導体基板、しはエツチングストッパ層、
１３は半導体層（単結晶シリコン層） 、 １４ Ｇ：
ｆ半導体層（シリ’１ ン層）、１５．１６ Ｇｔ ｍ
ｋ ｌ’！ｊ 、 １７．１８ ＋ｉ１晶１す゛検出
素子、 １９は発憑素子、′）１．ｌ Ｃま四部、刈は
周辺１「１１路素子である。 尚、図中同一符号は同一下取は（Ｉｌｌｌｌ外部分す。 代坤人 大 岩 増 雄 第４図 第５図 〜／ｌ 、″′θ
一実施例の平面内及び正面断面図、第８図は第１図の流
速センサの′＠造方法を工程ｆｌｆｌＪに不す説明図、
第４閃及び第５図はこの発ｔｉ１４の他σｌ′：Ｊ！。 施例企示す半導体流速センサの平向（７）及びＲｒ而面
、第６図及び第７図は従来の半導体流速センサの）ト面
図及び断面因である。 図中、１１は半導体基板、しはエツチングストッパ層、
１３は半導体層（単結晶シリコン層） 、 １４ Ｇ：
ｆ半導体層（シリ’１ ン層）、１５．１６ Ｇｔ ｍ
ｋ ｌ’！ｊ 、 １７．１８ ＋ｉ１晶１す゛検出
素子、 １９は発憑素子、′）１．ｌ Ｃま四部、刈は
周辺１「１１路素子である。 尚、図中同一符号は同一下取は（Ｉｌｌｌｌ外部分す。 代坤人 大 岩 増 雄 第４図 第５図 〜／ｌ 、″′θ
Claims (2)
- （１）、絶縁層からなるエッチングストッパ層が上面に
形成された半導体基板、上記ストッパ層上に形成された
半導体層、この半導体層の表面内に形成され、相互が流
体の流れ方向に間隔をあけて配置された発熱素子と少な
くとも１個の温度検出素子を備え、上記半導体基板は、
裏面から上記発熱素子及び温度検出素子に対応する位置
に、エッチングにより上記ストッパ層に達する深さの凹
部を設けたことを特徴とする半導体流速センサ。 - （２）エッチングストッパ層を半導体基板上全面に形成
し、このストッパ層上の中央部に半導体層を形成し、上
記半導体基板上面部の周縁側に周辺回路素子を形成した
請求項１項記載の半導体流速センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63133079A JPH01301120A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体流速センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63133079A JPH01301120A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体流速センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301120A true JPH01301120A (ja) | 1989-12-05 |
Family
ID=15096357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63133079A Pending JPH01301120A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体流速センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01301120A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999027327A1 (fr) * | 1997-11-21 | 1999-06-03 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Detecteur de debit, detecteur de temperature, et instrument de mesure de debit |
| WO2012049742A1 (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量センサおよびその製造方法並びに流量センサモジュールおよびその製造方法 |
| JP2012141316A (ja) * | 2010-10-13 | 2012-07-26 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 流量センサおよびその製造方法 |
| JP5220955B2 (ja) * | 2010-10-13 | 2013-06-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量センサ |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS6243522A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-25 | Sharp Corp | 流量センサ |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP63133079A patent/JPH01301120A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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