JPH04269628A - 流動媒体の速度及び流量を測定するためのセンサー、及びその製造方法 - Google Patents
流動媒体の速度及び流量を測定するためのセンサー、及びその製造方法Info
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- JPH04269628A JPH04269628A JP3336464A JP33646491A JPH04269628A JP H04269628 A JPH04269628 A JP H04269628A JP 3336464 A JP3336464 A JP 3336464A JP 33646491 A JP33646491 A JP 33646491A JP H04269628 A JPH04269628 A JP H04269628A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
- G01P5/10—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables
- G01P5/12—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6845—Micromachined devices
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- Fluid Mechanics (AREA)
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗装置を有する膜、
少なくとも１つの加熱抵抗及び少なくとも１つの温度依
存型センサー抵抗を有する、流動媒体にさらされるセン
サー素子を有し、少なくとも１つのセンサー抵抗が評価
回路の構成要素である、流動媒体、特にガスの速度ない
しは流量を測定するためのセンサーに関する。
少なくとも１つの加熱抵抗及び少なくとも１つの温度依
存型センサー抵抗を有する、流動媒体にさらされるセン
サー素子を有し、少なくとも１つのセンサー抵抗が評価
回路の構成要素である、流動媒体、特にガスの速度ない
しは流量を測定するためのセンサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＣＴ出願ＷＯ９０／０２３１７号明細
書には、流動する空気量を測定するための装置が記載さ
れており、該装置は、流動する空気にさらされる、厚層
技術で構成されたセンサー素子を有し、該センサー素子
は加熱抵抗及び温度依存型センサー抵抗からなるの抵抗
装置を有し、該センサー層抵抗はブリッジ回路の構成要
素である。該抵抗装置はセラミック工業材料、特にガラ
スセラミックからなり、かつ絶縁支持体上で隆起した気
泡が収容されている。該気泡を形成する薄膜及び該膜と
支持体の間の中空室は、支持体から層抵抗の断熱結合を
保証する。
書には、流動する空気量を測定するための装置が記載さ
れており、該装置は、流動する空気にさらされる、厚層
技術で構成されたセンサー素子を有し、該センサー素子
は加熱抵抗及び温度依存型センサー抵抗からなるの抵抗
装置を有し、該センサー層抵抗はブリッジ回路の構成要
素である。該抵抗装置はセラミック工業材料、特にガラ
スセラミックからなり、かつ絶縁支持体上で隆起した気
泡が収容されている。該気泡を形成する薄膜及び該膜と
支持体の間の中空室は、支持体から層抵抗の断熱結合を
保証する。
【０００３】“Ｆｉｎｅ Ｇｒａｉｎｅｄ Ｐｏｌｙｓ
ｉｌｉｃｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎ ｔｏ Ｐｌａｎａｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｔｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒｓ”、 Ｈ． Ｇｕｃｋｅｌ 著等、 Ｔ
ｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ’８７、 Ｐ．２７７−２８２
には、マイクロ機械的圧力センサーの製造、特にポリ
シリコンからなる“ピルボックス（Ｐｉｌｌｂｏｘ）”
膜の薄層技術での製造が記載されている。
ｉｌｉｃｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎ ｔｏ Ｐｌａｎａｒ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｔｒａｎ
ｓｄｕｃｅｒｓ”、 Ｈ． Ｇｕｃｋｅｌ 著等、 Ｔ
ｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ ’８７、 Ｐ．２７７−２８２
には、マイクロ機械的圧力センサーの製造、特にポリ
シリコンからなる“ピルボックス（Ｐｉｌｌｂｏｘ）”
膜の薄層技術での製造が記載されている。
【０００４】“Ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｒｉｓｔａｌ Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｅｎｓｏｒｓ
ｗｉｔｈ ５００ ｘ Ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐ
ｒｏｔｅｃｔｉｏｎ” Ｌｅｅ Ｃｈｒｉｓｔｅｌ 等
著、Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、
Ａ２１−Ａ２３（１９９０）８４−８８には、膜を有す
る圧力センサーの製造方法が記載されており、該方法で
は第１のシリコンウエハーに切欠きをエッチングする。 次の処理工程で、第１のウエハーの構造化した表面に対
して第２のウエハーを接合し、第３処理工程で、該ウエ
ハーをセンサー膜の所望の厚さを有するまで薄くする。
ｉｌｉｃｏｎ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｅｎｓｏｒｓ
ｗｉｔｈ ５００ ｘ Ｏｖｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐ
ｒｏｔｅｃｔｉｏｎ” Ｌｅｅ Ｃｈｒｉｓｔｅｌ 等
著、Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ、
Ａ２１−Ａ２３（１９９０）８４−８８には、膜を有す
る圧力センサーの製造方法が記載されており、該方法で
は第１のシリコンウエハーに切欠きをエッチングする。 次の処理工程で、第１のウエハーの構造化した表面に対
して第２のウエハーを接合し、第３処理工程で、該ウエ
ハーをセンサー膜の所望の厚さを有するまで薄くする。
【０００５】
【発明の構成】請求項１記載の特徴を有する流動媒体の
速度ないしは流量を測定するための本発明によるセンサ
ーは、非常に小さい構造寸法で現実化することができる
という利点を有する。このことにより、非常に細い管内
での測定も実施可能である。更に、センサーの小さい構
造寸法は、多重配置を可能にするので、冗長度により測
定の不確実性を減少させることができ、信頼性を高める
ことができる。更に、例えば多数の構成部材の測定信号
を介して平均値を取ることができる。センサー素子を多
重配置することで、有利にも流動媒体の運動プロフィー
ルをも検出することができる。流動媒体にさらされるセ
ンサーの非常に小さい構造寸法は、該センサーが媒体の
流動にごく僅かな影響を及ぼすだけにすぎず、該媒体に
実際に渦流を引き起こされないので、非常に有利な結果
を生ぜしめる。本発明によるセンサーのマイクロ機械的
現実は更に貴重である、それというのもシリコンを原材
料として使用し、多くの構成部材をウエハー上に製造す
ることができるからである。表面マイクロメカニックで
の膜の製造は、特に安価で、センサー素子の十分な無応
力構成を可能にする。更に、センサー自体に評価電子装
置を集積することが可能である。特に有利には、該膜は
薄膜技術で非常に薄く製造できるので（典型的には厚さ
１〜２μｍ）、膜上に実現した、センサー抵抗及び加熱
抵抗からなる抵抗装置は非常に良好にシリコン支持体か
ら断熱結合させることができる。該効果はなお低い熱伝
導率を有する材料、例えばポリ珪酸塩、窒化珪素、オキ
シ窒化珪素及び酸化珪素を膜として使用することにより
補助される。
速度ないしは流量を測定するための本発明によるセンサ
ーは、非常に小さい構造寸法で現実化することができる
という利点を有する。このことにより、非常に細い管内
での測定も実施可能である。更に、センサーの小さい構
造寸法は、多重配置を可能にするので、冗長度により測
定の不確実性を減少させることができ、信頼性を高める
ことができる。更に、例えば多数の構成部材の測定信号
を介して平均値を取ることができる。センサー素子を多
重配置することで、有利にも流動媒体の運動プロフィー
ルをも検出することができる。流動媒体にさらされるセ
ンサーの非常に小さい構造寸法は、該センサーが媒体の
流動にごく僅かな影響を及ぼすだけにすぎず、該媒体に
実際に渦流を引き起こされないので、非常に有利な結果
を生ぜしめる。本発明によるセンサーのマイクロ機械的
現実は更に貴重である、それというのもシリコンを原材
料として使用し、多くの構成部材をウエハー上に製造す
ることができるからである。表面マイクロメカニックで
の膜の製造は、特に安価で、センサー素子の十分な無応
力構成を可能にする。更に、センサー自体に評価電子装
置を集積することが可能である。特に有利には、該膜は
薄膜技術で非常に薄く製造できるので（典型的には厚さ
１〜２μｍ）、膜上に実現した、センサー抵抗及び加熱
抵抗からなる抵抗装置は非常に良好にシリコン支持体か
ら断熱結合させることができる。該効果はなお低い熱伝
導率を有する材料、例えばポリ珪酸塩、窒化珪素、オキ
シ窒化珪素及び酸化珪素を膜として使用することにより
補助される。
【０００６】請求項２項以下に記載した手段により、請
求項１記載のセンサーの有利な構成が可能である。特に
、膜とシリコン支持体の間の距離をできるだけ大きくす
るのが有利である。このことは、シリコン膜を後で再度
除去される補助層を介してシリコン支持体上に空洞が形
成されるか、又はシリコン支持体をなお付加的に支持体
の深いところで構造化することより達成される。特にセ
ンサーへの圧力作用による妨害的影響を回避するための
もう１つの有利な手段は、シリコン支持体を完全にエッ
チングし、これにより膜の両側が均圧になることである
。圧の影響による測定信号エラーを回避するためのもう
１つの別の可能性は、センサー素子上に、もっぱら圧力
を確認するための非温度依存型センサー抵抗を備えたも
う１つの膜を配置することである。
求項１記載のセンサーの有利な構成が可能である。特に
、膜とシリコン支持体の間の距離をできるだけ大きくす
るのが有利である。このことは、シリコン膜を後で再度
除去される補助層を介してシリコン支持体上に空洞が形
成されるか、又はシリコン支持体をなお付加的に支持体
の深いところで構造化することより達成される。特にセ
ンサーへの圧力作用による妨害的影響を回避するための
もう１つの有利な手段は、シリコン支持体を完全にエッ
チングし、これにより膜の両側が均圧になることである
。圧の影響による測定信号エラーを回避するためのもう
１つの別の可能性は、センサー素子上に、もっぱら圧力
を確認するための非温度依存型センサー抵抗を備えたも
う１つの膜を配置することである。
【０００７】請求項１３〜１７においては、本発明によ
るセンサーの有利な製造方法が記載されている。該セン
サー膜は、構造化した酸化珪素補助層上にポリシリコン
層を施し、次いで該補助層を除去することにより製造す
ることができる。次いで、該ポリシリコン膜上に電気絶
縁層を析出させ、該層上に抵抗装置を施す。重要である
のは、該層構造はできるだけ無応力であることである。 この構造化した酸化珪素補助層は、有利にはシリコン支
持体のマスキングした表面の熱酸化、又はシラン／酸素
雰囲気からの酸化珪素の析出、引き続く酸化珪素層を構
造化することにより製造することができる。センサー素
子のもう１つの有利な製造方法は、第１のシリコン支持
体の表面内に切欠きをエッチングし、第２のシリコン支
持体の表面に酸化珪素層を析出させ、該層に対して第１
のシリコン支持体をその構造化した表面で接合させるこ
とよりなる。次いで、それに続く処理工程で第２のシリ
コン支持体全体を、抵抗厚さに相当する僅かな残留層上
までエッチング除去し、それにより酸化珪素層はセンサ
ー膜の層を形成する。引続き、抵抗装置を薄いシリコン
層から形成する。引続き、抵抗装置を有する膜上になお
絶縁保護層を析出させる。該方法では、第２のシリコン
支持体の表面内にまず切欠きをエッチングし、この第２
のシリコン支持体の構造化した表面を介して第１の電気
絶縁層を析出させ、該層上に切欠き領域内で抵抗装置を
、例えばポリシリコン層の形で施し、最後にその上に酸
化珪素層を析出させることも可能である。第１のシリコ
ン支持体を第２のシリコン支持体に対向する酸化珪素層
を介して構造化した表面と接合させた後、再度第２のシ
リコン支持体全体をエッチング除去する、その際、酸化
珪素層、抵抗装置及び保護層として使用する絶縁層が膜
を形成する。
るセンサーの有利な製造方法が記載されている。該セン
サー膜は、構造化した酸化珪素補助層上にポリシリコン
層を施し、次いで該補助層を除去することにより製造す
ることができる。次いで、該ポリシリコン膜上に電気絶
縁層を析出させ、該層上に抵抗装置を施す。重要である
のは、該層構造はできるだけ無応力であることである。 この構造化した酸化珪素補助層は、有利にはシリコン支
持体のマスキングした表面の熱酸化、又はシラン／酸素
雰囲気からの酸化珪素の析出、引き続く酸化珪素層を構
造化することにより製造することができる。センサー素
子のもう１つの有利な製造方法は、第１のシリコン支持
体の表面内に切欠きをエッチングし、第２のシリコン支
持体の表面に酸化珪素層を析出させ、該層に対して第１
のシリコン支持体をその構造化した表面で接合させるこ
とよりなる。次いで、それに続く処理工程で第２のシリ
コン支持体全体を、抵抗厚さに相当する僅かな残留層上
までエッチング除去し、それにより酸化珪素層はセンサ
ー膜の層を形成する。引続き、抵抗装置を薄いシリコン
層から形成する。引続き、抵抗装置を有する膜上になお
絶縁保護層を析出させる。該方法では、第２のシリコン
支持体の表面内にまず切欠きをエッチングし、この第２
のシリコン支持体の構造化した表面を介して第１の電気
絶縁層を析出させ、該層上に切欠き領域内で抵抗装置を
、例えばポリシリコン層の形で施し、最後にその上に酸
化珪素層を析出させることも可能である。第１のシリコ
ン支持体を第２のシリコン支持体に対向する酸化珪素層
を介して構造化した表面と接合させた後、再度第２のシ
リコン支持体全体をエッチング除去する、その際、酸化
珪素層、抵抗装置及び保護層として使用する絶縁層が膜
を形成する。
【０００８】
【実施例】次に本発明を以下の実施例につき詳細に説明
する。
する。
【０００９】図１ａには１でシリコン支持体が示され、
該支持体上に構造化した酸化珪素層５が施されている。 該構造化された酸化珪素層５は、シリコン支持体１の表
面の適当なマスキング及び引き続くシリコン支持体１の
表面のマスキングにより被覆されていない箇所の熱酸化
により、又は表面全体の酸化及び引き続く酸化物のフォ
トリトグラフでの構造化により得ることができる。熱酸
化の際に、酸化珪素層５はシリコン支持体１の珪素と雰
囲気の酸素とから生じる。該酸化珪素層は部分的にシリ
コン支持体１の表面に侵入する。構造化した酸化珪素層
を製造するためのもう１つの手段は、シリコン支持体１
の表面上に酸化珪素層をシラン／酸素雰囲気から析出さ
せ、引続きフォトマスク法で構造化することよりなる。
該支持体上に構造化した酸化珪素層５が施されている。 該構造化された酸化珪素層５は、シリコン支持体１の表
面の適当なマスキング及び引き続くシリコン支持体１の
表面のマスキングにより被覆されていない箇所の熱酸化
により、又は表面全体の酸化及び引き続く酸化物のフォ
トリトグラフでの構造化により得ることができる。熱酸
化の際に、酸化珪素層５はシリコン支持体１の珪素と雰
囲気の酸素とから生じる。該酸化珪素層は部分的にシリ
コン支持体１の表面に侵入する。構造化した酸化珪素層
を製造するためのもう１つの手段は、シリコン支持体１
の表面上に酸化珪素層をシラン／酸素雰囲気から析出さ
せ、引続きフォトマスク法で構造化することよりなる。
【００１０】図１ｂには、補助層として役立ち、かつポ
リシリコン層１０が析出される構造化した酸化珪素層５
を有するシリコン支持体１が示されている。図１ｃには
、ポリシリコン層１０内にエッチング通路６を補助層５
の周辺部に設けたことが記載されている。図１ｄには、
酸化珪素補助層５をエッチング通路６を通過させてポリ
シリコン層１０の下でエッチング除去し、それにより中
空室１５がポリシリコン層１０とシリコン支持体１の間
に生じた構造が示されている。該構造上に、有利には窒
化珪素からなり、エッチング通路も密閉する絶縁層１１
を析出させた。
リシリコン層１０が析出される構造化した酸化珪素層５
を有するシリコン支持体１が示されている。図１ｃには
、ポリシリコン層１０内にエッチング通路６を補助層５
の周辺部に設けたことが記載されている。図１ｄには、
酸化珪素補助層５をエッチング通路６を通過させてポリ
シリコン層１０の下でエッチング除去し、それにより中
空室１５がポリシリコン層１０とシリコン支持体１の間
に生じた構造が示されている。該構造上に、有利には窒
化珪素からなり、エッチング通路も密閉する絶縁層１１
を析出させた。
【００１１】図１ｅにはセンサー素子の完了した構造が
示されている。絶縁層１１上に、中空室１５の領域内に
加熱抵抗２１及び温度依存型センサー抵抗２２が配置さ
れている。該抵抗２１及び２２は、有利にはドーピング
したポリシリコン層の形で実現されていてもよい。最後
に、外部の影響及び汚れから保護するために装置全体上
に不動化層１２が析出されている。不動化層１２として
は、特に窒化珪素層又はオキシ窒化珪素が適している。
示されている。絶縁層１１上に、中空室１５の領域内に
加熱抵抗２１及び温度依存型センサー抵抗２２が配置さ
れている。該抵抗２１及び２２は、有利にはドーピング
したポリシリコン層の形で実現されていてもよい。最後
に、外部の影響及び汚れから保護するために装置全体上
に不動化層１２が析出されている。不動化層１２として
は、特に窒化珪素層又はオキシ窒化珪素が適している。
【００１２】該構造化した酸化珪素層のその都度の種類
により、すなわち熱酸化物であるか、又はシラン／酸素
雰囲気から析出した酸化物層であるか否かにより、図１
ａ〜ｄに示した方法で、図１ｅ又は図２に相応する膜２
０が生じる。図１ｅ記載のシリコン支持体１は構造化さ
れていない、すなわち中空室１５は膜２０とシリコン支
持体１の間に生じる、それというのも例えば該膜２０は
、シラン／酸素雰囲気から析出された酸化物層を使用す
る際に生じるように、シリコン支持体１上で気泡状に空
洞が形成されたからである。図２におけるシリコン支持
体１は切欠きを有し、該切欠きの上に膜２０が張設され
ているので、中空室１５はシリコン支持体１内の切欠き
を密閉することにより生じる。該構造は熱酸化物を用い
て製造することができる。図２に相応するセンサー構造
においては、センサー表面が比較的平坦であるのが有利
である。
により、すなわち熱酸化物であるか、又はシラン／酸素
雰囲気から析出した酸化物層であるか否かにより、図１
ａ〜ｄに示した方法で、図１ｅ又は図２に相応する膜２
０が生じる。図１ｅ記載のシリコン支持体１は構造化さ
れていない、すなわち中空室１５は膜２０とシリコン支
持体１の間に生じる、それというのも例えば該膜２０は
、シラン／酸素雰囲気から析出された酸化物層を使用す
る際に生じるように、シリコン支持体１上で気泡状に空
洞が形成されたからである。図２におけるシリコン支持
体１は切欠きを有し、該切欠きの上に膜２０が張設され
ているので、中空室１５はシリコン支持体１内の切欠き
を密閉することにより生じる。該構造は熱酸化物を用い
て製造することができる。図２に相応するセンサー構造
においては、センサー表面が比較的平坦であるのが有利
である。
【００１３】図３ａには、１で第１のシリコン支持体が
示され、該支持体の表面に切欠き１６が設けられている
。第２のシリコン支持体２の表面上に、酸化珪素層１８
が析出されている。矢印により、第２のシリコン支持体
２を第１のシリコン支持体１の構造化した表面上に接合
させることが示されている。このことは酸化珪素層１８
を介して行う。該接合後、シリコン支持体２全体をエッ
チング法で薄いシリコン層３０上まで除去する。次いで
、図３ｂに示されているように、該シリコン層３０に加
熱抵抗２１と温度依存型センサー抵抗２２をドーピング
により設ける。次いで、該シリコン層３０を抵抗２１及
び２２上までエッチングにより除去する。それに対して
選択的に、抵抗２１及び２２を接合の前にシリコン支持
体２内に設けることもできる。図３ｃには、その際に生
じたセンサー素子の構造が示されている。第１のシリコ
ン支持体１内の切欠きは、第２のシリコン支持体２より
なる酸化珪素層１８により密閉されるので、中空室１５
が生じる。酸化珪素層１８上に、エッチング法の際に除
去しなかった抵抗２１及び２２が配置されている。セン
サー表面全体は、外部の影響、特に汚れ又は腐食性媒体
の作用に対する保護層として役立つ不動化層１２で被覆
されている。該構造では、膜２０は主に酸化珪素層１８
から形成される。ここでは、抵抗２１及び２２はドーピ
ングした単結晶シリコンからなる。
示され、該支持体の表面に切欠き１６が設けられている
。第２のシリコン支持体２の表面上に、酸化珪素層１８
が析出されている。矢印により、第２のシリコン支持体
２を第１のシリコン支持体１の構造化した表面上に接合
させることが示されている。このことは酸化珪素層１８
を介して行う。該接合後、シリコン支持体２全体をエッ
チング法で薄いシリコン層３０上まで除去する。次いで
、図３ｂに示されているように、該シリコン層３０に加
熱抵抗２１と温度依存型センサー抵抗２２をドーピング
により設ける。次いで、該シリコン層３０を抵抗２１及
び２２上までエッチングにより除去する。それに対して
選択的に、抵抗２１及び２２を接合の前にシリコン支持
体２内に設けることもできる。図３ｃには、その際に生
じたセンサー素子の構造が示されている。第１のシリコ
ン支持体１内の切欠きは、第２のシリコン支持体２より
なる酸化珪素層１８により密閉されるので、中空室１５
が生じる。酸化珪素層１８上に、エッチング法の際に除
去しなかった抵抗２１及び２２が配置されている。セン
サー表面全体は、外部の影響、特に汚れ又は腐食性媒体
の作用に対する保護層として役立つ不動化層１２で被覆
されている。該構造では、膜２０は主に酸化珪素層１８
から形成される。ここでは、抵抗２１及び２２はドーピ
ングした単結晶シリコンからなる。
【００１４】図４ａ及びｂには、図３ａ〜３ｃに示した
センサー素子を構造化するための方法に類似する、もう
１つの方法が記載されている。この場合も第１のシリコ
ン支持体１内に切欠き１６を設ける。第２のシリコン支
持体２の表面上に不動化層１２、有利には窒化珪素、酸
化珪素又は酸窒化物層を析出させる。引続き第２のシリ
コン支持体２上に抵抗２２及び２１をドーピングしたポ
リシリコン層の形で析出させる。最後に第２のシリコン
支持体層２の調製した表面上に酸化珪素層１８を施す。 今や前記方法におけるのと正に同様に、第２のシリコン
支持体２を第１のシリコン支持体１に対して接合させる
、それにより第１のシリコン支持体１内の切欠き１６は
密閉されて中空室１５を形成する。引続くエッチング工
程で、シリコン支持体２全体をエッチング除去する。 該方法では、もう１つ別の不動化層をセンサー素子の表
面に施す必要はない、それというのも不動化層１２が保
護層の機能を果すからである。更に、該センサーは構造
化されていない表面を有する、このことは粒子の堆積及
び媒体の渦流を減少させる。
センサー素子を構造化するための方法に類似する、もう
１つの方法が記載されている。この場合も第１のシリコ
ン支持体１内に切欠き１６を設ける。第２のシリコン支
持体２の表面上に不動化層１２、有利には窒化珪素、酸
化珪素又は酸窒化物層を析出させる。引続き第２のシリ
コン支持体２上に抵抗２２及び２１をドーピングしたポ
リシリコン層の形で析出させる。最後に第２のシリコン
支持体層２の調製した表面上に酸化珪素層１８を施す。 今や前記方法におけるのと正に同様に、第２のシリコン
支持体２を第１のシリコン支持体１に対して接合させる
、それにより第１のシリコン支持体１内の切欠き１６は
密閉されて中空室１５を形成する。引続くエッチング工
程で、シリコン支持体２全体をエッチング除去する。 該方法では、もう１つ別の不動化層をセンサー素子の表
面に施す必要はない、それというのも不動化層１２が保
護層の機能を果すからである。更に、該センサーは構造
化されていない表面を有する、このことは粒子の堆積及
び媒体の渦流を減少させる。
【００１５】図１〜４に示したセンサー素子は圧力セン
サーとしても作用するので、本来のセンサー素子の他に
、もう１つのセンサー素子を配置するのが有利であった
。本来のセンサー素子と同じ形式で構成されているが、
但し少なくとも１つの温度非依存型センサー抵抗を有す
るにすぎないので、圧力のみを検出するが、但し検出し
ないもう１つのセンサー素子を配置するのが重要である
。この圧力の補正量は、その抵抗が温度依存型である本
来センサー素子の信号から差し引くことも可能である。
サーとしても作用するので、本来のセンサー素子の他に
、もう１つのセンサー素子を配置するのが有利であった
。本来のセンサー素子と同じ形式で構成されているが、
但し少なくとも１つの温度非依存型センサー抵抗を有す
るにすぎないので、圧力のみを検出するが、但し検出し
ないもう１つのセンサー素子を配置するのが重要である
。この圧力の補正量は、その抵抗が温度依存型である本
来センサー素子の信号から差し引くことも可能である。
【００１６】図５には、膜２０が密閉した中空室に隣接
していないセンサー素子の構造が記載されている。該シ
リコン支持体１は、シリコン支持体１を完全に貫通する
背面エッッチングを有するので、センサー素子の両側面
間の圧力の補正が生じる。該構造により、圧力差による
妨害な作用が阻止される。
していないセンサー素子の構造が記載されている。該シ
リコン支持体１は、シリコン支持体１を完全に貫通する
背面エッッチングを有するので、センサー素子の両側面
間の圧力の補正が生じる。該構造により、圧力差による
妨害な作用が阻止される。
【図１】本発明方法の第１実施例によるセンサー素子の
製造工程を示す図である。
製造工程を示す図である。
【図２】センサー素子の断面図である。
【図３】本発明方法の第２実施例によるセンサー素子の
製造工程を示す図である。
製造工程を示す図である。
【図４】本発明方法の第３実施例によるセンサー素子の
製造工程を示す図である。
製造工程を示す図である。
【図５】圧正補償センサー素子の断面図である。
１，２ シリコン支持体、 ５ 酸化珪素層、
６ エッチング通路、 １０，１１，１２ 薄
層、 １５ 中空室、 １６ 切欠き、 １
７ 背面開口、１８酸化珪素層、 ２０ 膜、
２１ 加熱抵抗、 ２２ サンサー抵抗、３０
シリコン層
６ エッチング通路、 １０，１１，１２ 薄
層、 １５ 中空室、 １６ 切欠き、 １
７ 背面開口、１８酸化珪素層、 ２０ 膜、
２１ 加熱抵抗、 ２２ サンサー抵抗、３０
シリコン層
Claims (17)
- 【請求項１】 抵抗装置を有する膜、少なくとも１つ
の加熱抵抗及び少なくとも１つの温度依存型センサー抵
抗を有する、流動媒体にさらされるセンサー素子を有し
、少なくとも１つのセンサー抵抗が評価回路の構成要素
である、流動媒体の速度及び流量を測定するためのセン
サーにおいて、該センサー素子がシリコン支持体（１）
を有し、該シリコン支持体（１）上に順次に、薄層（１
０，１１，１２；１８，１２）が施されており、該層内
に膜（２０）が形成されており、かつ該膜（２０）とシ
リコン支持体（１）の間に中空室（１５）を有すること
を特徴とする、流動媒体の速度及び流量を測定するため
のセンサー。 - 【請求項２】 少なくとも１つの加熱抵抗（２１）及
び少なくとも１つのセンサー抵抗（２２）が層（１１；
１８）上に並列して配置されており、かつ該層（１１；
１８）が電気絶縁材料からなる、請求項１記載のセンサ
ー。 - 【請求項３】 少なくとも１つの加熱抵抗及び少なく
とも１つのセンサー抵抗が２つの異なる層上に上下に配
置されており、かつ少なくとも１つの加熱抵抗と少なく
とも１つのセンサー抵抗の間に、電気絶縁材料からなる
少なくとも１つの層が存在する、請求項１記載のセンサ
ー。 - 【請求項４】 加熱抵抗とセンサー抵抗が同一である
、請求項１記載のセンサー。 - 【請求項５】 少なくとも１つの加熱抵抗（２１）及
び／又は少なくとも１つのセンサー抵抗（２２）が配置
された層（１１；１８）上に、抵抗（２１，２２）を完
全に被覆する、電気絶縁材料からなる少なくとも１つの
層（１２）が施されている、請求項１から４までのいず
れか１項記載のセンサー。 - 【請求項６】 該抵抗（２１，２２）がドーピングし
た単結晶シリコン又はドーピングしたポリシリコンから
なる、請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ
ー。 - 【請求項７】 前記層が電気絶縁材料からなり、該層
が無応力で析出されている、請求項１から６までのいず
れか１項記載のセンサー。 - 【請求項８】 シリコン支持体（１）上にポリシリコ
ン層（１０）が気泡状の空洞を形成し、第１の電気絶縁
層（１１）がポリシリコン層（１０）上に施され、かつ
抵抗装置が第１の電気絶縁層（１１）上に施されている
、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサー。 - 【請求項９】 シリコン支持体（１）が切欠き（１６
）を有し、該シリコン支持体（１）上に、該切欠き（１
６）を密閉するポリシリコン層（１０）が施され、第１
の電気絶縁層（１１）がシリコン層（１０）上に施され
ており、かつ抵抗装置が第１の電気絶縁層（１１）の上
に施されている、請求項１から７までのいずれか１項記
載のセンサー。 - 【請求項１０】 シリコン支持体（１）が切欠き（１
６）を有し、該シリコン支持体（１）上に切欠き（１６
）を密閉する第１の電気絶縁層（１８）が施されており
、かつ抵抗装置が第１の電気絶縁層（１８）上に施され
ている、請求項１から７までのいずれか１項記載のセン
サー。 - 【請求項１１】 シリコン支持体（１）が背面開口（
１７）を有し、それによりシリコン支持体（１）の膜領
域（２０）が完全に貫通している、請求項１から１０ま
でのいずれか１項記載のセンサー。 - 【請求項１２】 流動媒体にさらされた別のセンサー
素子が膜を有し、該別のセンサー素子の膜が圧力検出の
ための少なくとも１つの温度非依存型センサー抵抗を有
する、請求項１から１１までのいずれか１項記載のセン
サー。 - 【請求項１３】 請求項８又は９記載のセンサーを製
造する方法において、シリコン支持体（１）の表面内及
び／又は表面上にソケット状に構造化したＳｉＯ２層（
５）を埋込み及び／又は施し、該シリコン支持体（１）
の表面上にソケット状に構造化したＳｉＯ２層（５）を
介してポリシリコン層（１０）を析出させ、該ポリシリ
コン層（１０）のソケット状に構造化したＳｉＯ２層（
５）の領域内にエッチング通路（６）を設け、該エッチ
ング通路（６）を通してポリシリコン層（１０）をアン
ダーエッチングし、該層内でソケット状に構造化したＳ
ｉＯ２層（５）をエッチング除去し、該ポリシリコン層
（１０）上で第１の電気絶縁層（１１）を析出させ、抵
抗装置を、第１の電気絶縁層（１１）上に施し、かつ第
１の電気絶縁層（１１）上に、抵抗装置を完全に被覆す
る、少なくとも１つの電気絶縁不動化層（１２）を施す
ことを特徴とする、流動媒体の速度及び流量を測定する
ためのセンサーの製造方法。 - 【請求項１４】 構造化したＳｉＯ２層（５）をシラ
ン／酸素雰囲気中でのＳｉＯ２の析出により製造する、
請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 構造化したＳｉＯ２層（５）をシリ
コン支持体（１）のマスキングした表面を熱酸化させる
ことにより製造する、請求項１３記載の方法。 - 【請求項１６】 請求項１０又は１１記載のセンサー
を製造する方法において、第１のシリコン支持体（１）
の少なくとも１つの表面内に切欠き（１６，１７）を設
け、第２のシリコン支持体（２）の表面上に絶縁層（１
８）を析出させ、第１のシリコン支持体（１）を該絶縁
層（１８）を介して、第２のシリコン支持体（２）に対
向して接合させ、次いで、第２のシリコン支持体（２）
全体を、薄いシリコン層（３０）を除いてエッチング除
去し、少なくとも１つの加熱抵抗（２１）及び少なくと
も１つのセンサー抵抗（２２）をドーピングにより薄い
シリコン層（３０）内に設け、該薄いシリコン層（３０
）を、少なくとも１つの加熱抵抗（２１）及び少なくと
も１つのセンサー抵抗（２２）上までエッチング除去し
、かつＳｉＯ２層（１８）上に、該抵抗（２１、２２）
を完全に被覆する、少なくとも１つの電気絶縁不動化層
（１２）を施すことを特徴とする、流動媒体の速度及び
流量を測定するためのセンサーの製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１０又は１１記載のセンサー
を製造する方法において、第１のシリコン支持体（１）
の少なくとも１つの表面内に切欠き（１６，１７）を設
け、第２のシリコン支持体（２）の表面上に第１の電気
絶縁層（１２）を析出させ、第１の電気絶縁層（１２）
上に抵抗装置を施し、第１の電気絶縁層（１２）及び該
抵抗装置（１８）上に別の電気絶縁層（１８）を析出さ
せ、構造化した表面を有する第１のシリコン支持体（１
）を、ＳｉＯ２層（１８）を介して第２のシリコン支持
体（２）に対向して接合させ、次いで、第２のシリコン
支持体（２）全体をエッチング除去することを特徴とす
る、流動媒体の速度及び流量を測定するためのセンサー
の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19904041578 DE4041578C2 (de) | 1990-12-22 | 1990-12-22 | Verfahren zur Herstellung eines Sensors zur Messung der Geschwindigkeit bzw. der Durchflußmenge eines strömenden Mediums |
| DE4041578.3 | 1990-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269628A true JPH04269628A (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=6421292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336464A Pending JPH04269628A (ja) | 1990-12-22 | 1991-12-19 | 流動媒体の速度及び流量を測定するためのセンサー、及びその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04269628A (ja) |
| DE (1) | DE4041578C2 (ja) |
| GB (1) | GB2251312B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002131106A (ja) * | 2000-10-24 | 2002-05-09 | Hitachi Ltd | マイクロヒータならびに熱式空気流量計 |
| JP2007286007A (ja) * | 2006-04-20 | 2007-11-01 | Denso Corp | 熱式流量センサの製造方法 |
| JP2010230312A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Fujikura Ltd | 半導体センサの製造方法及び半導体センサ |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4233153C2 (de) * | 1992-10-02 | 1995-08-17 | Lang Apparatebau Gmbh | Kalorimetrischer Durchflußmesser und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP2880651B2 (ja) * | 1994-08-12 | 1999-04-12 | 東京瓦斯株式会社 | 熱式マイクロフローセンサ及びその製造方法 |
| GR1003010B (el) * | 1997-05-07 | 1998-11-20 | "����������" | Ολοκληρωμενος αισθητηρας ροης αεριων χρησιμοποιωντας τεχνολογια πορωδους πυριτιου |
| US6032527A (en) * | 1998-07-01 | 2000-03-07 | Memsys, Inc. | Solid state microanemometer |
| DE10119192C2 (de) * | 2001-04-19 | 2003-07-10 | Paal Gmbh | Maschine zum Pressen und Umschnüren von Ballen |
| DE10121394A1 (de) * | 2001-05-02 | 2002-11-07 | Bosch Gmbh Robert | Halbleiterbauelement, insbesondere ein mikromechanischer Drucksensor |
| US6983653B2 (en) * | 2002-12-13 | 2006-01-10 | Denso Corporation | Flow sensor having thin film portion and method for manufacturing the same |
| WO2008095747A1 (de) * | 2007-02-07 | 2008-08-14 | Continental Automotive Gmbh | Herstellungsverfahren für ein schicht-bauelement |
| JP5202007B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2013-06-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流体流量センサ |
| DE102011110882A1 (de) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Sensus Spectrum Llc | Thermischer Durchflusssensor |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2618349A1 (de) * | 1976-04-27 | 1977-11-10 | Weber Guenther | Waermeuebergangsmessgeraet |
| US4501144A (en) * | 1982-09-30 | 1985-02-26 | Honeywell Inc. | Flow sensor |
| US4867842A (en) * | 1982-09-30 | 1989-09-19 | Honeywell Inc. | Method of making slotted diaphragm semiconductor devices |
| JPS60236024A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-22 | Nippon Soken Inc | 直熱型空気流量センサ |
| US4914742A (en) * | 1987-12-07 | 1990-04-03 | Honeywell Inc. | Thin film orthogonal microsensor for air flow and method |
| US4888988A (en) * | 1987-12-23 | 1989-12-26 | Siemens-Bendix Automotive Electronics L.P. | Silicon based mass airflow sensor and its fabrication method |
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-
1990
- 1990-12-22 DE DE19904041578 patent/DE4041578C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-12-17 GB GB9126769A patent/GB2251312B/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-12-19 JP JP3336464A patent/JPH04269628A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| JP2010230312A (ja) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Fujikura Ltd | 半導体センサの製造方法及び半導体センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2251312A (en) | 1992-07-01 |
| DE4041578A1 (de) | 1992-07-02 |
| GB2251312B (en) | 1995-02-08 |
| GB9126769D0 (en) | 1992-02-12 |
| DE4041578C2 (de) | 1997-07-17 |
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