JPH04113230A - 流量センサおよびその製造方法 - Google Patents

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。

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。

〔従来の技術〕

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
の出力をプリフ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置
針として用いられる。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である。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、周縁部をソリコ
ン基体２１に支持された５１０１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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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、−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ツ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ツチング装置が
必要である。ウェットエツ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ツチング工程を含まない
で、小熱容量１低消費電力の流量センサを提供すること
にある。

（８１題を解決するための手段〕 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、エツ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。

〔作用〕

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（、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
膜をエツチングしないエツ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。

〔実施例〕

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）、（ｂｌ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ｌ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（５）の点線で囲まれた部分であ
るブリフジ部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
゜４１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ｆａｔ〜（ｄｉ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２．５ｎ角、厚さ
４００ｍのシリコン基板２の上に熱酸化により厚さ２ｎ
のＳｉＯ□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２ｔｒＩａ厚
に堆積する　（図ｉａ＋）０次いで、多結晶シリコン層
８を選択エツチングし、第１図＋ａ）の点線で囲まれた
部分に相当する４００　ｎ角の島状のパターンを形成す
る　（図（ｂｌ）、次に、その上にＣＶＤにより１−厚
の５４０１層５によって被覆し、フォトエツチングによ
り窓７１．７２を明ける　（図（Ｃ１）。

このあと、窓７１．７２を通じてＳｉｎｇをエツチング
しないエツチング液、例えばＩＦ　　ＨＮＯｓ　　ＣＨ
ｉＣＯＯＨ混酸でエツチングして島状多結晶シリコン層
８を除去し、空ＰＲ６を形成し、ブリフジ部５１を残す
。そして、０６２趨厚の白金膜３４をスパッタリングで
形成する　（図１ｄｌ）、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はエツチング剤の人口となるほか、
ＳｉＯ□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５ｉＯｚ層１は、多結晶シ
リコン層８をエツチングする際、シリコン基板２がエツ
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ＭなどのＳｉよりエツ
チングされやすい金属などを用いれば、ＳｉＯ□層１を
省略することもできる。

〔発明の効果〕

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ｔ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
体の表面に酸化ンυ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、多結晶シリコン眉のエツチング
によって容易に空洞を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

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ｆａｔは平面図、由）はｆａｔ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ｔａ＋〜ｆｄｌの順に示す断面図
である。 ｊ：ｓｉｏ□層、２：Ｓｉ基板、３：発熱抵抗体、４：
測温抵抗体、５：Ｉ＠縁層、５１ニブリッジ部、６：空
洞、７１，７２：窓、８：多結晶５ｉＪｉｉ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。 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。 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。