JPH0634411A - Flow sensor and its manufacture - Google Patents

Flow sensor and its manufacture

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JPH0634411A
JPH0634411A JP4189783A JP18978392A JPH0634411A JP H0634411 A JPH0634411 A JP H0634411A JP 4189783 A JP4189783 A JP 4189783A JP 18978392 A JP18978392 A JP 18978392A JP H0634411 A JPH0634411 A JP H0634411A
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JP
Japan
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thin film
flow sensor
chips
mask
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP4189783A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Umemoto
秀利 梅本
Takeshige Ichimura
剛重 市村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH0634411A publication Critical patent/JPH0634411A/en
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Abstract

PURPOSE:To easily separate a sensor chip from a wafer and to prevent the occurrence of a fault caused by dust adhering to the side face of the sensor chip even when the chip is formed to an inverted trapezoidal shape. CONSTITUTION:At the time of forming grid-shaped grooves for separating chips by plasma etching, an etching mask having such a pattern that the width of the grooves becomes wider at the parts corresponding to the four corners of the chips is used. When the chips are fitted, in addition, the side faces of the chips are surrounded with an insulating protective body provided with a slope in the flowing direction of a fluid so as to prevent the adhesion of dust contained in the fluid to the side faces of the chips.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜抵抗体により形成
されたブリッジ回路の抵抗値が流体の通過によって変化
することから流体の流量を測定するフローセンサの製造
方法およびフローセンサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow sensor manufacturing method and a flow sensor for measuring the flow rate of a fluid, since the resistance value of a bridge circuit formed by a thin film resistor changes as the fluid passes through. .

【0002】[0002]

【従来の技術】一定の消費電力で発熱させた薄膜抵抗体
に接して流体が通過した場合、その抵抗体の抵抗値が変
化することから流量を測定することのできるフローセン
サのチップは図3(a) の平面図、同図(b) の断面図に示
すような構造を有する。すなわち、空洞部6を有するシ
リコン基体1の表面上で、プラズマ損傷を防止するため
の熱酸化膜からなるストップ層2を介して形成された下
地誘電体層3の上に、それぞれ二つの上流側薄膜抵抗体
41および42、下流側薄膜抵抗体43および44を有し、その
上を保護層5が覆っている。各薄膜抵抗体の両端には端
子電極7が接続されている。そして四つの薄膜抵抗体4
1、42、43、44によって図4に示すようなブリッジ回路
が形成されており、電源11によりこの回路に定電流が流
れると四つの薄膜抵抗体の温度が上昇する。その温度
は、薄膜抵抗体の面上を長さ方向に直角に流体12が流れ
ると、上流側薄膜抵抗体41、42の温度が大きく低下し、
下流側薄膜抵抗体43、44の温度はあまり変化しない。こ
れをブリッジ回路で出力13が大きくなるように配線して
流量を算出する方式を用いている。
2. Description of the Related Art A flow sensor chip capable of measuring a flow rate is shown in FIG. 3 when a fluid passes through a thin film resistor which is heated with a constant power consumption and the resistance value of the resistor changes. It has a structure as shown in the plan view of (a) and the sectional view of (b). That is, on the surface of the silicon substrate 1 having the cavity 6, on the underlying dielectric layer 3 formed via the stop layer 2 made of a thermal oxide film for preventing plasma damage, two upstream sides are provided. Thin film resistor
41 and 42 and downstream side thin film resistors 43 and 44, and the protective layer 5 covers them. Terminal electrodes 7 are connected to both ends of each thin film resistor. And four thin film resistors 4
A bridge circuit as shown in FIG. 4 is formed by 1, 42, 43, and 44. When a constant current flows through this circuit by the power supply 11, the temperatures of the four thin film resistors rise. When the fluid 12 flows at a right angle in the length direction on the surface of the thin film resistor, the temperature of the upstream thin film resistors 41 and 42 is greatly reduced.
The temperatures of the downstream side thin film resistors 43 and 44 do not change much. This is wired in a bridge circuit so that the output 13 becomes large, and a method of calculating the flow rate is used.

【0003】このようなフローセンサは、シリコン基体
1の表面上の熱酸化膜からなるストップ層2の上にCV
D法あるいはスパッタ法によりSiO2 層3を形成し、次
にその上にスパッタ法によりニッケル膜を成膜してフォ
トリソグラフィ法により上流側および下流側の薄膜抵抗
体41、42、43、44をパターニングし、この薄膜抵抗体を
Si3 4 からなる保護層5により被覆したのちに電極7
を形成し、基体1の反対側の面にマスクを設け、プラズ
マエッチングで薄膜抵抗体の下方に空洞部6を加工する
ことにより製造する。空洞部6の加工により薄膜抵抗体
よりなる検出部の下側にはシリコン基体1は存在せず、
下地誘電体層3のダイヤフラム部31のみになるので熱流
量が小さくなり、流体に対する応答速度および検出感度
が向上する。
Such a flow sensor has a CV on a stop layer 2 made of a thermal oxide film on the surface of a silicon substrate 1.
The SiO 2 layer 3 is formed by the D method or the sputtering method, a nickel film is then formed thereon by the sputtering method, and the thin film resistors 41, 42, 43, 44 on the upstream side and the downstream side are formed by the photolithography method. Pattern this thin film resistor
After covering with the protective layer 5 made of Si 3 N 4 , the electrode 7
Is formed, a mask is provided on the surface opposite to the substrate 1, and the cavity 6 is processed below the thin film resistor by plasma etching. Due to the processing of the cavity 6, the silicon substrate 1 does not exist below the detection portion formed of the thin film resistor,
Since only the diaphragm portion 31 of the underlying dielectric layer 3 is used, the heat flow rate is reduced, and the response speed to the fluid and the detection sensitivity are improved.

【0004】フローセンサのチップの大きさは、2.5mm
角であり、1枚の、例えば直径4インチのシリコンウエ
ーハを分割することにより製造される。そのような分割
を容易にするため、空洞部6の加工と同時に格子状の溝
8を形成する。
The size of the flow sensor chip is 2.5 mm
It is a corner and is manufactured by dividing a single silicon wafer, for example, having a diameter of 4 inches. In order to facilitate such division, the lattice-shaped grooves 8 are formed simultaneously with the processing of the cavity 6.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図5は基体のプラズマ
エッチングの際にマスクパターンを示し、空洞部6形成
のための方形の開口部61と、溝8形成のための幅40μm
の格子状の開口部81を有する。しかし、このようにして
溝8を形成してもチップに分割する際に下地誘電体層3
のダイヤフラムの破損が生じやすい。それを防止するた
めに開口部81の幅を広くしてウエーハを分割しやすくす
ると、シリコン基体1のサイドエッチングが大きいの
で、チップが割れたり、チップの断面が逆台形になり、
底面が小さくなるため、チップの接着, ボンディング時
に不良が発生したりする。さらに、シリコン基体1の側
面には、測定ガス中のダスト、ミストが付着し、それが
舞い上がってボンディングワイヤの短絡の原因となった
り、あるいはセンサ部の塵埃付着の原因となったりす
る。センサ部への塵埃付着は、センサ感度の変化および
ドリフト発生を引き起こす。そのような基体1の側面へ
のダスト、ミストの付着は、基体1の断面が逆台形にな
る場合に特に著しい。
FIG. 5 shows a mask pattern for plasma etching of a substrate, which has a rectangular opening 61 for forming the cavity 6 and a width of 40 μm for forming the groove 8.
It has openings 81 in the form of a lattice. However, even if the groove 8 is formed in this way, when the chip is divided into chips, the underlying dielectric layer 3
The diaphragm is easily damaged. To prevent this, if the width of the opening 81 is widened to facilitate the division of the wafer, the side etching of the silicon substrate 1 is large, so that the chip is cracked or the cross section of the chip becomes an inverted trapezoid.
Since the bottom surface becomes smaller, defects may occur during chip bonding and bonding. Furthermore, dust and mist in the measurement gas adhere to the side surface of the silicon substrate 1 and fly up to cause a short circuit of the bonding wire, or cause dust to adhere to the sensor portion. The adhesion of dust to the sensor unit causes a change in sensor sensitivity and the occurrence of drift. Such adhesion of dust and mist to the side surface of the base 1 is particularly remarkable when the cross section of the base 1 has an inverted trapezoidal shape.

【0006】本発明の目的は、上述の問題を解決し、チ
ップ分割の際にダイヤフラムの破損の少ないフローセン
サの製造方法を提供することにある。また使用中にセン
サ基体の側面にダストやミストの付着の少ないフローセ
ンサを提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method of manufacturing a flow sensor in which the diaphragm is less damaged when the chip is divided. Another object is to provide a flow sensor in which dust and mist are less likely to adhere to the side surface of the sensor base during use.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、表面上に下地誘電体層を介して上流側
および下流側薄膜抵抗体を備えた基板の裏面上にマスク
を設けて、マスクの開口部からのエッチングにより、薄
膜抵抗体の下方の空洞と基板をセンサ基体に分割するた
めの格子状の溝を形成するフローセンサの製造方法にお
いて、格子状の溝を形成するためのマスク開口部の幅を
部分的に広くするものとする。そして、幅を広くする部
分が格子の交点を含むことが有効である。また本発明の
フローセンサは、表面上に下地誘電体層を介して薄膜抵
抗体を備えたセンサ基体の側面が流体の通過方向に傾斜
面を有する絶縁性保護体により囲まれたものとする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a mask on the back surface of a substrate having upstream and downstream thin film resistors on the surface through an underlying dielectric layer. In the method of manufacturing a flow sensor, a lattice-like groove is formed by providing a cavity below the thin-film resistor and a lattice-like groove for dividing the substrate into a sensor base by etching from the opening of the mask. For this purpose, the width of the mask opening is partially widened. Then, it is effective that the widened portion includes the intersection points of the lattice. Further, in the flow sensor of the present invention, it is assumed that the side surface of the sensor base body having the thin film resistor on the surface thereof is surrounded by the insulating protective body having the inclined surface in the fluid passage direction.

【0008】[0008]

【作用】チップの分割を容易にするための溝の幅を全面
的に広くしないで部分的に広くすることにより、分割の
際のダイヤフラムの破損は少なくなると共にチップの破
損の発生も少なくなる。一方、チップの側面を流体の流
れを妨げない傾斜面を有する保護体で囲むことにより、
長時間測定流体を流しても、センサ基体の側面にダスト
やミストが付着しにくくなり、付着したダストやミスト
による障害がなくなる。
By not widening the width of the groove for facilitating the division of the chip but widening it partly, the damage of the diaphragm during the dicing is reduced and the damage of the chip is reduced. On the other hand, by enclosing the side surface of the chip with a protective body having an inclined surface that does not obstruct the flow of fluid,
Even if the measurement fluid is allowed to flow for a long time, it becomes difficult for dust and mist to adhere to the side surface of the sensor substrate, and the obstacles due to the adhered dust and mist are eliminated.

【0009】[0009]

【実施例】図1は第一の本発明の一実施例に用いるプラ
ズマエッチング用のマスクパターンを示し、図3に示し
た空洞部6を形成するための開口部61を囲む格子状の分
割用溝8を形成するための開口部81が形成されている
が、その交点の付近は幅100μmの幅広開口部82となっ
ている。このマスクを用い、ストップ層2、下地誘電体
層3、薄膜抵抗体41〜44、保護層5を形成した暑さ400
μmのシリコンウエーハの裏面側からプラズマエッチン
グする。ストップ層2はその際のプラズマ損傷を防止す
る役目をする。大きな開口部61では下地誘電体層3のダ
イヤフラムが形成されるまでエッチングされ、狭い開口
部81からのエッチングは約200 μmの深さまで達する。
しかし幅広開口部82からのエッチングはそれより深くな
るので、このあとブレーキングでウエーハをチップ化す
るときに分割が容易となる。なお、幅広開口部82は上記
のようにチップの4隅ばかりでなく、チップ自体が割れ
ない程度であれば、さらに他の部分にも形成してもよ
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a mask pattern for plasma etching used in one embodiment of the first aspect of the present invention, which is for dividing into a lattice shape surrounding an opening 61 for forming the cavity 6 shown in FIG. An opening 81 for forming the groove 8 is formed, and a wide opening 82 having a width of 100 μm is formed in the vicinity of the intersection. Using this mask, the stop layer 2, the underlying dielectric layer 3, the thin film resistors 41 to 44, and the protective layer 5 are formed.
Plasma etching is performed from the back surface side of the silicon wafer of μm. The stop layer 2 serves to prevent plasma damage at that time. The large opening 61 is etched until the diaphragm of the underlying dielectric layer 3 is formed, and the etching from the narrow opening 81 reaches a depth of about 200 μm.
However, since the etching from the wide opening portion 82 becomes deeper than that, the division becomes easy when the wafer is thereafter made into chips by braking. The wide openings 82 may be formed not only in the four corners of the chip as described above but also in other portions as long as the chip itself is not broken.

【0010】図2(a) 、(b) は第二の本発明の一実施例
を示し、同図(a) のB面断面図である図(b) からわかる
ように、センサチップの下地誘電体層3を支持するシリ
コン基体1はプラズマエッチングにより逆台形の断面形
状を有するが、その周囲を保護体9がとり囲んでいる。
保護体9はエポキシ樹脂から形成されて、流体12の流れ
る方向に傾斜面91、92を有する屋根状の構造を持つ。流
体12はこの傾斜面91、92に沿って流れ、ダスト、ミスト
が流体に混じっていてもチップの側面に付着することな
く表面上を左右に分かれて流れるため、ダイヤフラム部
31の表面に付着することがない。なお、保護体はセラミ
ックスによって形成してもよい。
FIGS. 2 (a) and 2 (b) show a second embodiment of the present invention. As can be seen from FIG. 2 (b) which is a sectional view taken along the plane B of FIG. 2 (a), the base of the sensor chip is shown. The silicon substrate 1 supporting the dielectric layer 3 has an inverted trapezoidal cross-sectional shape by plasma etching, and a protective body 9 surrounds the periphery thereof.
The protector 9 is made of epoxy resin and has a roof-like structure having inclined surfaces 91 and 92 in the direction in which the fluid 12 flows. The fluid 12 flows along the inclined surfaces 91 and 92, and even if dust and mist are mixed with the fluid, the fluid 12 flows left and right on the surface without adhering to the side surface of the chip.
Does not adhere to the surface of 31. The protector may be made of ceramics.

【0011】[0011]

【発明の効果】本発明によれば、ダイヤフラム構造を形
成するためのプラズマエッチングの際に同時に形成する
分割用の溝を部分的幅広くすることにより、従来より容
易に基板から基体への分割を行うことができ、ダイヤフ
ラム部の損傷あるいは基体の割れなどを防いで歩留まり
を向上することができた。
As described above, according to the present invention, the dividing groove formed at the same time as the plasma etching for forming the diaphragm structure is partially widened, so that the substrate can be divided into the base body more easily than before. It was possible to prevent the damage of the diaphragm portion or the cracking of the substrate and improve the yield.

【0012】また本発明によれば、基体の側面を流体の
流れを妨げないような傾斜面を有する絶縁性保護体で囲
むことにより、側面へのダストやミストの付着がなくな
り、ボンディングワイヤの短絡やセンサ部の汚染などに
よるセンサ感度の変化およびドリフトの発生などを防止
することができた。
Further, according to the present invention, by enclosing the side surface of the substrate with an insulating protective body having an inclined surface that does not impede the flow of fluid, dust and mist do not adhere to the side surface, and the bonding wire is short-circuited. It was possible to prevent changes in sensor sensitivity and the occurrence of drift due to contamination of the sensor and the sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に用いるプラズマエッチング
用マスクの平面図
FIG. 1 is a plan view of a plasma etching mask used in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の保護体を示し、(a) は取り
付け図、(b) は(a) のB面断面図
2A and 2B show a protector according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a mounting view, and FIG.

【図3】フローセンサチップを示し、(a) は平面図、
(b) は(a) のA−A線断面図
FIG. 3 shows a flow sensor chip, (a) is a plan view,
(b) is a sectional view taken along the line AA of (a).

【図4】フローセンサの検出回路の回路図FIG. 4 is a circuit diagram of a detection circuit of a flow sensor.

【図5】従来のプラズマエッチング用マスクの平面図FIG. 5 is a plan view of a conventional plasma etching mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基体 2 ストップ層 3 下地誘電体層 31 ダイヤフラム部 41 上流側薄膜抵抗体 42 上流側薄膜抵抗体 43 下流側薄膜抵抗体 44 下流側薄膜抵抗体 5 保護層 6 空洞 61 空洞用マスク開口部 81 溝用マスク開口部 82 幅広開口部 9 保護体 91 傾斜面 92 傾斜面 12 流体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Stop layer 3 Underlying dielectric layer 31 Diaphragm part 41 Upstream side thin film resistor 42 Upstream side thin film resistor 43 Downstream side thin film resistor 44 Downstream side thin film resistor 5 Protective layer 6 Cavity 61 Cavity mask opening 81 Groove mask opening 82 Wide opening 9 Protective body 91 Sloping surface 92 Sloping surface 12 Fluid

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面上に下地誘電体層を介して上流側およ
び下流側薄膜抵抗体を備えた基板の裏面上にマスクを設
けて、マスクの開口部からのエッチングにより、薄膜抵
抗体の下方の空洞と基板をセンサ基体に分割するための
格子状の溝を形成するフローセンサの製造方法におい
て、格子状の溝を形成するためのマスク開口部の幅を部
分的に広くすることを特徴とするフローセンサの製造方
法。
1. A mask is provided on the back surface of a substrate having upstream and downstream thin film resistors with an underlying dielectric layer on the front surface, and a mask is provided below the thin film resistor by etching from the opening of the mask. In a method of manufacturing a flow sensor for forming a lattice-shaped groove for dividing a cavity and a substrate into a sensor base, a width of a mask opening for forming the lattice-shaped groove is partially widened. Flow sensor manufacturing method.
【請求項2】幅を広くする部分が格子の交点を含む請求
項1記載のフローセンサの製造方法。
2. The method for manufacturing a flow sensor according to claim 1, wherein the portion of which the width is wide includes an intersection of lattices.
【請求項3】表面上に下地誘電体層を介して薄膜抵抗体
を備えたセンサ基体の側面が流体の通過方向に傾斜面を
有する絶縁性保護体により囲まれたことを特徴とするフ
ローセンサ。
3. A flow sensor characterized in that a side surface of a sensor substrate having a thin film resistor on the surface of which is provided with an underlying dielectric layer is surrounded by an insulating protective body having an inclined surface in a fluid passage direction. .
JP4189783A 1992-07-17 1992-07-17 Flow sensor and its manufacture Pending JPH0634411A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107228693A (en) * 2016-03-25 2017-10-03 通用电气公司 System and method for determining gas
WO2023098498A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-08 轻动科技(深圳)有限公司 Mems respiratory flow apparatus based on ni film

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