JPH08122119A - 熱式流量検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 導電性発熱部材から流体への伝熱量から流体
流量を検出する熱式流量検出素子において、導電性発熱
部材から基板への熱伝導損失を小さくする。 【構成】 導電性発熱部材１６を絶縁性材料１２，１３
に埋設し、導電性発熱部材１６と凹部２０を介して対向
する半導体基板１０に第２の導電性発熱部材１７を設け
る。また、第２の導電性発熱部材１７の面積を導電性発
熱部材１６の面積と同じかそれより大きくする。また、
第２の導電性発熱部材１７の温度と導電性発熱部材１６
の温度を同じか温度差を一定にする。また、半導体基板
１０の表面の一部に設けた凹部を真空にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばエンジンの吸
入空気量などを測定する半導体による熱式流量検出素子
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車のエンジンの電子制御式燃
料噴射装置において、空燃比制御のためエンジンへの吸
入空気量を精度良く計測することが重要である。この空
気流量検出装置として従来ベーン式のものが主流であっ
たが、最近、小形で質量流量が得られ、応答性の良い熱
式流量検出装置が普及している。その中で、写真製版、
拡散、エッチング等の半導体製造プロセスを利用して、
半導体基板上に検出素子を形成した流量検出装置が盛ん
に研究されている。

【０００３】図１３は、従来の半導体による検出素子の
構造を示す断面図である。これは特開昭５８−７２０５
９号公報に記載された半導体装置の検出用チップであ
る。図において、１０は半導体基板、１２，１３は絶縁
体層、２０は半導体基板１０に設けた凹部、５１は検出
素子である。半導体基板１０の一部を除去して凹部２０
を形成し、この凹部２０上に検出素子５１の形成された
絶縁体層１２，１３を保持することにより、検出素子５
１のほとんど大部分が半導体基板１０と非接触な状態と
なる構造を有している。検出素子５１は絶縁体層１２，
１３により包まれており、この検出素子には静電素子、
熱電素子、抵抗素子などが適用され、圧力センサ、湿度
センサ、流量センサ、ガスセンサなどに利用できる。

【０００４】この半導体による検出素子を流量センサと
して用いる場合は、検出素子５１に発熱抵抗素子が適用
され、例えばニッケルと鉄からなるパーマロイ素子など
が用いられる。この発熱抵抗素子を流体通路中に設置し
て通電すると、発熱抵抗素子の温度は上昇する。監視さ
れる流体は、その流れによって発熱抵抗素子から熱をう
ばう。この発熱抵抗素子の最終的な温度は、流体の速度
と熱伝導率の関数となる。即ち、発熱抵抗素子から流体
への伝熱量が流体の流量に依存することを利用して、流
体流量が検出される。

【０００５】図１４は、従来の熱式流量検出素子の他の
例を示す上面図であり、これは特開平４ー９３７６８号
公報に記載されている流速センサである。図において、
１５はダイアフラム、２６は発熱抵抗素子、２７は上流
側温度検出素子、２８は下流側温度検出素子である。半
導体基板１０の一部を除去して凹部２０を形成し、この
凹部２０の上にダイアフラム１５、発熱抵抗素子２６、
上流側温度検出素子２７、下流側温度検出素子２８を形
成している。ダイアフラム１５にはスリット２４が開け
られ、ここから半導体基板１０をエッチングすることに
より凹部２０を形成し、発熱抵抗素子２６，上流側温度
検出素子２７，下流側温度検出素子２８と半導体基板１
０間の熱絶縁をとる構成になっている。

【０００６】この流速センサを流路中に設置して発熱抵
抗素子２６に電流を流して発熱させる。上流から下流に
流体が移動すると、上流側温度検出素子２７は流体によ
って冷却されて降温する。一方、下流側温度検出素子２
８は温度が上昇する。この結果、上流側温度検出素子２
７と下流側温度検出素子２８との間に温度差が生じ、抵
抗値が変化する。この抵抗値の変化を電圧に変換するこ
とにより、流体の流速に応じた電圧出力が得られ、流体
の流れ方向と速度を検出することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の熱式流量検出素
子は以上のように構成されており、導電性発熱部材から
の熱伝導損失が大きく、感度が低いという問題点が挙げ
られる。例えば図１３に示した構造のものは、凹部２０
の深さは半導体基板１０の厚さの２分の１程度であり、
流路が下方に回り込んでいるため、凹部２０への流体の
流れ込みが少ない。また、図１４に示したダイアフラム
構造のものは、開口部分を非常に小さくしているため、
凹部２０へ流体の流れ込みはほとんどない。そのため、
図１３，図１４のいずれにおいても、凹部２０内で流体
（空気）が滞留する。発熱抵抗素子２６は例えば１２５
℃程度になり、流体は２５℃程度であるため、凹部２０
内の滞留空気を通して、発熱抵抗素子２６から半導体基
板１０へ熱伝導損失が生じる。このため流量検出素子の
感度が低下してしまう。

【０００８】この発明は上記のような従来の問題点を解
決するためになされたのもので、発熱抵抗素子から半導
体基板への熱伝導損失を小さくして、感度の低下を防止
できる熱式流量検出素子を得ることを目的とするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る熱式流量検出素子は、表面の一部に凹部を有する半導
体基板、凹部の一部または全部を覆う絶縁性材料、絶縁
性材料に埋設する導電性発熱部材、及び導電性発熱部材
と凹部を介して対向する半導体基板に設けた第２の導電
性発熱部材を備えたものである。

【００１０】また、この発明の請求項２に係る熱式流量
検出素子は、半導体基板、半導体基板より突出した空隙
を形成するように半導体基板に設けた絶縁性材料、絶縁
性材料に埋設する導電性発熱部材、及び導電性発熱部材
と空隙を介して対向する半導体基板に設けた第２の導電
性発熱部材を備えたものである。

【００１１】また、この発明の請求項３に係る熱式流量
検出素子は、請求項１または請求項２における第２の導
電性発熱部材の面積を、それに対向する導電性発熱部材
の面積と同じか、それより大きく設定したものである。

【００１２】また、この発明の請求項４に係る熱式流量
検出素子は、請求項１または請求項２または請求項３に
おける第２の導電性発熱部材の温度を、流量を検出する
流体の温度より一定の温度だけ高くなるようにしたもの
である。

【００１３】また、この発明の請求項５に係る熱式流量
検出素子は、請求項１または請求項２または請求項３に
おける第２の導電性発熱部材の温度を、それに対向する
導電性発熱部材の温度と同じか、一定温度差を有するよ
うにしたものである。

【００１４】また、この発明の請求項６に係る熱式流量
検出素子は、表面の一部に真空の凹部を有する半導体基
板、凹部の全部を覆う絶縁性材料からなるダイアフラ
ム、及びダイアフラムに埋設する導電性発熱部材を備え
たものである。

【００１５】また、この発明の請求項７に係る熱式流量
検出素子は、半導体基板、半導体基板より突出した真空
空隙を形成するように半導体基板に設けた絶縁性材料か
らなる中空構造部、中空構造部に埋設する導電性発熱部
材を備えたものである。

【００１６】また、この発明の請求項８に係る熱式流量
検出素子は、請求項１ないし請求項７のいずれかにおけ
る導電性発熱部材を、タングステンシリサイド、または
多結晶シリコンとタングステンシリサイドの積層膜とし
たものである。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明による熱式流量検出素子
は、第２の導電性発熱部材があることにより、導電性発
熱部材と、第２の導電性発熱部材を含む半導体基板の温
度差が小さくなり、導電性発熱部材から凹部を通って半
導体基板への熱伝導損失を減少させることができる。

【００１８】また、請求項２記載の発明による熱式流量
検出素子は、第２の導電性発熱部材があることにより、
導電性発熱部材と、第２の導電性発熱部材を含む半導体
基板の温度差が小さくなり、導電性発熱部材から空隙を
通って半導体基板への熱伝導損失を減少させることがで
きる。

【００１９】また、請求項３記載の発明による熱式流量
検出素子は、請求項１または請求項２に加え、第２の導
電性発熱部材によって半導体基板の温度をある程度均一
に加熱でき、導電性発熱部材からの熱伝導損失を減少さ
せることができる。

【００２０】また、請求項４記載の発明による熱式流量
検出素子は、請求項１または請求項２または請求項３に
加え、第２の導電性発熱部材の温度を流量を検出する流
体の温度に応じて設定し、導電性発熱部材からの熱伝導
損失を減少させる。

【００２１】また、請求項５記載の発明による熱式流量
検出素子は、請求項１または請求項２または請求項３に
加え、第２の導電性発熱部材の温度を導電性発熱部材の
温度に応じて設定し、導電性発熱部材からの熱伝導損失
を減少させる。

【００２２】また、請求項６記載の発明による熱式流量
検出素子は、導電性発熱部材とそれに対向する半導体基
板間の凹部が真空であるため、導電性発熱部材から凹部
内を通して半導体基板への熱伝導損失を減少させること
ができる。

【００２３】また、請求項７記載の発明による熱式流量
検出素子は、導電性発熱部材とそれに対向する半導体基
板間の空隙が真空であるため、導電性発熱部材から空隙
内を通して半導体基板への熱伝導損失を減少させること
ができる。

【００２４】また、請求項８記載の発明による熱式流量
検出素子は、従来のＭＯＳプロセスを利用して製造で
き、導電性発熱部材からの熱伝導損失を減少させること
ができる。

【００２５】

【実施例】

実施例１．図１は、この発明の実施例１による熱式流量
検出素子を示す断面図である。図において、１０は半導
体基板、１２，１３は絶縁性材料による絶縁体層、１６
は導電性発熱部材、１７は第２の導電性発熱部材、２０
は半導体基板１０の表面の一部に形成された凹部、１３
０は半導体基板１０の凹部２０に載置され、凹部２０の
一部を覆う架橋部か、または凹部２０の全部を覆うダイ
アフラム部である。

【００２６】この熱式流量検出素子は、導電性発熱部材
１６に対向する半導体基板１０に、第２の導電性発熱部
材１７を備えていることを特徴とする。導電性発熱部材
１６は例えば１２５℃程度に発熱し、流体は大気温度程
度で２５℃であり、第２の導電性発熱部材１７は、例え
ば１００℃〜１２０℃程度に発熱させる。この第２の導
電性発熱部材１７によって、半導体基板１０は１００℃
〜１２０℃程度に加熱され、さらに凹部２０内も加熱さ
れることになる。このため、導電性発熱部材１６と、第
２の導電性発熱部材１７を含む半導体基板１０の温度差
が小さくなり、導電性発熱部材１６から凹部２０を介し
て半導体基板１０への熱伝導損失を減少させることがで
きる。

【００２７】以下、このような構成の熱式流量検出素子
の製造方法について述べる。図２は、実施例１に係る熱
式流量検出素子の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。図２（ａ）では、半導体基板ｎ型層１１２上にドー
ピング用保護膜１１０を成膜し、パターニングする。次
に、図２（ｂ）でｐ型不純物を注入し、ドーピング用保
護膜１１０を除去した後熱処理し、半導体基板ｐ型層１
１１を所望の厚さまで拡散させる。図２（ｃ）では、別
のドーピング用保護膜１１０を成膜し、ｎ型不純物を注
入する。そして、ドーピング用保護膜１１０を除去した
後熱処理し、半導体基板ｎ型層１１２を拡散させ、拡散
下部の半導体基板ｐ型層１１１が数百ｎｍ程度の厚みに
なるようにする。この半導体基板ｐ型層１１１が第２の
導電性発熱部材１７となる。図２（ｄ）では、絶縁体層
１３、導電性発熱部材１６、絶縁体層１２を成膜する。
図２（ｅ）で基板エッチング用の窓開けをした後、テト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）
や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリのエッチン
グ溶液で半導体基板ｎ型層１１２を、第２の導電性発熱
部材１７表面の近く、または第２の導電性発熱部材１７
の表面が現れるまでエッチングする。このエッチングに
より凹部２０と、架橋部またはダイアフラム部１３０が
形成される。また、第２の導電性発熱部材の端子部を出
すために絶縁体層１２，１３の表面の一部をエッチング
すれば、図１に示す熱式流量検出素子が得られる。

【００２８】この実施例では、第２の導電性発熱部材１
７の面積は導電性発熱部材１６の面積より大きくしてい
る。このため、凹部２０内の温度を均一にすることがで
き、導電性発熱部材１６からの熱伝導損失を小さくでき
る。なお、第２の導電性発熱部材１７の面積は導電性発
熱部材１６の面積より大きくするか、少なくとも同じに
すれば、凹部２０内の温度分布を小さくでき、導電性発
熱部材１６からの熱伝導損失を減少させるのに効果があ
る。

【００２９】また、動作時においては、第２の導電性発
熱部材１７の温度は空気の温度より高く設定する必要が
あるが、常に一定の温度だけ高くなるように制御するこ
とで、より安定な動作を得ることができる。また、第２
の導電性発熱部材１７の温度は導電性発熱部材１６の温
度と常に同じか、あるいは導電性発熱部材１６との温度
差が一定温度になるように制御すると更に効果的であ
る。なお、第２の導電性発熱部材１７を設ける位置は、
上記のように、半導体基板１０の凹部２０の表面でもよ
いが、これに限るものではない。例えば、半導体基板１
０の中に埋設してもよいし、凹部２０の半導体基板１０
側の周囲を取り囲むように形成してもよい。即ち、絶縁
性発熱部材１６に対向する半導体基板１０を加熱できる
位置に形成すればよい。

【００３０】実施例２．図３は、この発明の実施例２に
よる熱式流量検出素子を示す断面図である。図におい
て、１１，１２，１３，１４は絶縁性材料による絶縁体
層、１６は導電性発熱部材、１７は第２の導電性発熱部
材、２１は半導体基板１０と導電性発熱部材１６の間に
設けられ、半導体基板１０より突出した空隙である。ま
た、１３０は絶縁体層１１，１２の内部に導電性発熱部
材１６が形成された構成の架橋構造またはダイアフラム
部である。

【００３１】この実施例では、実施例１と同様、導電性
発熱部材１６と空隙２１を介して対向する部分に第２の
導電性発熱部材１７を備えていることを特徴とする。な
お、導電性発熱部材１６と第２の導電性発熱部材１７に
は配線がそれぞれ必要であるが、煩雑さを避けるためこ
こでは図示していない。このような構成の熱式流量検出
素子の動作は、実施例１と同様であり、第２の導電性発
熱部材１７によって、半導体基板１０は加熱され、さら
に、半導体基板１０より突出した空隙２１内も加熱され
る。このため、導電性発熱部材１６と、第２の導電性発
熱部材１７を含む半導体基板１０の温度差が小さくな
り、導電性発熱部材１６から半導体基板１０への熱伝導
損失を減少させることができる。

【００３２】以下、このような構成の熱式流量検出素子
の製造方法について述べる。図４は、実施例２に係る熱
式流量検出素子の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。図４（ａ）で半導体基板１０上に窒化シリコン、酸
化シリコンなどからなる絶縁体層１４、第２の導電性発
熱部材１７、絶縁体層１３をそれぞれ成膜しパターニン
グする。図４（ｂ）で、その上に多結晶シリコンやシリ
コンからなる犠牲層１２０を数百ｎｍ〜数μｍ成膜しパ
ターニングする。犠牲層１２０を覆うように絶縁体層１
２を成膜し、導電性発熱部材１６、絶縁体層１１をそれ
ぞれ成膜しパターニングする。図４（ｃ）では最後にＴ
ＭＡＨなどのエッチング溶液で犠牲層のみエッチング
し、空隙２１を形成する。なお、エッチング窓を大きく
形成し、絶縁体層１２，導電性発熱部材１６，絶縁体層
１１が空隙２１に架橋するように形成してもよいし、ま
たは、エッチング窓を小さく形成し絶縁体層１２，導電
性発熱部材１６，絶縁体層１１をダイアフラムにするこ
ともできる。

【００３３】なお、この実施例においても、第２の導電
性発熱部材１７は、導電性発熱部材１６からの熱伝導損
失を減少させるために設けたものなので、空隙２１内の
温度分布はなるべく小さい方が効果的である。そのた
め、第２の導電性発熱部材１７の面積は導電性発熱部材
１６の面積より大きいか、少なくとも同じにする方が効
果的である。

【００３４】また、動作時においては、第２の導電性発
熱部材１７の温度は空気の温度より高く設定する必要が
あるが、常に一定の温度だけ高くなるように制御するこ
とで、より安定な動作を得ることができる。また、第２
の導電性発熱部材１７の温度は導電性発熱部材１６の温
度と常に同じか、または導電性発熱部材１６との温度差
が一定温度になるように制御すると更に効果的である。

【００３５】実施例３．図５は、この発明の実施例３に
よる熱式流量検出素子を示す断面図である。図におい
て、１５は絶縁性材料からなるダイアフラム、２２は半
導体基板１０の表面の一部に設けた真空の凹部、１２１
はエッチングホールである。この実施例では、ダイアフ
ラム１５は３層の絶縁体層１１，１２，１３で構成さ
れ、その中に導電性発熱部材１６が埋設されている。ま
た、ダイアフラム１５は真空凹部２２の全体を覆ってい
る。

【００３６】この実施例では、導電性発熱部材１６とそ
れに対向する半導体基板１０間の凹部２２を真空とした
ことを特徴としている。このような構成の熱式流量検出
素子の動作は、凹部２２が真空であるため、導電性発熱
部材１６から凹部２２内を通して半導体基板１０へ熱が
伝導するのをある程度防止できるので、熱伝導損失を減
少させることができる。

【００３７】以下、このような構成の熱式流量検出素子
の製造方法について述べる。図６は、実施例３に係る熱
式流量検出素子の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。図６（ａ）で半導体基板１０上に窒化シリコン、酸
化シリコンなどからなる絶縁体層１３，導電性発熱部材
１６，絶縁体層１２をそれぞれ成膜し、パターニングす
る。図６（ｂ）では、絶縁体層１２，１３を貫通し半導
体基板１０に達するエッチングホール１２１を形成し、
そこからＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのエッチング溶液を導入
して半導体基板１０をエッチングし、半導体基板１０の
表面の一部とダイアフラム１５との間に凹部２０を形成
する。次に、図６（ｃ）で、絶縁体層１２上に、窒化シ
リコン、酸化シリコンなどの絶縁性材料を成膜すると、
膜は次第にエッチングホール１２１を覆い、最終的にエ
ッチングホール１２１を塞ぎ、絶縁体層１１が形成され
る。この絶縁性材料は真空中で成膜するので、結果的に
凹部２０は真空となり、真空凹部２２が形成される。

【００３８】以上にようにこの構成によれば、凹部２２
内が真空であるため、ダイアフラム１５中に形成した導
電性発熱部材１６から凹部２２を通して半導体基板１０
への熱伝導損失を大幅に減少させることができる。ま
た、凹部２２を真空にするのに特別な製造方法を用いる
必要がなく、通常の製造方法で凹部２２を真空にするこ
とができる。

【００３９】実施例４．図７は、この発明の実施例４に
よる熱式流量検出素子を示す断面図である。図におい
て、２３ａは絶縁体層１１，１２，１３からなる中空構
造部、２３ｂは中空構造部２３ａで形成された真空空隙
である。この実施例では、導電性発熱部材１６は中空構
造部２３ａに埋設するように構成されている。

【００４０】このような構成の熱式流量検出素子の動作
は、実施例３と同様であり、空隙２３ｂ内が真空である
ため、中空構造部２３ａ中に形成した導電性発熱部材１
６から空隙２３ｂを通して半導体基板１０への熱伝導損
失を大幅に減少させることができる。

【００４１】以下、このような構成の熱式流量検出素子
の製造方法について述べる。図８は、実施例４に係る熱
式流量検出素子の製造方法を工程順に示す断面図であ
る。まず、半導体基板１０上に窒化シリコン、酸化シリ
コンなどからなる絶縁体層１４、多結晶シリコンなどか
らなる犠牲層１２０と、犠牲層１２０を覆うように絶縁
体層１３を成膜してパターニングする。さらに導電性材
料からなる導電性発熱部材１６、絶縁体層１２を成膜し
パターニングして図８（ａ）に示すものが得られる。次
に、図８（ｂ）で、絶縁体層１２，１３を貫通し、犠牲
層１２０に達するエッチングホール１２１を形成し、そ
こからＴＭＡＨ、ＫＯＨなどのエッチング溶液を導入し
て犠牲層１２０をエッチングし、中空構造部２３ａを形
成する。さらに、図８（ｃ）に示すように、絶縁体層１
２上に、窒化シリコン、酸化シリコンなどの絶縁性材料
を成膜すると、膜は次第にエッチングホール１２１を覆
う。最終的にエッチングホール１２１を塞ぎ、絶縁体層
１１が形成される。この絶縁性材料は真空中で成膜する
ので結果的に空隙２３ｂは真空となり、中空構造部２３
ａが形成される。

【００４２】以上のようにこの構成によれば、空隙２３
ｂが真空であるため、中空構造部２３ａ中に形成した導
電性発熱部材１６から空隙２３ｂを通して半導体基板１
０への熱伝導損失を大幅に減少させることができる。ま
た、空隙２３ｂを真空にするのに特別な製造方法を用い
る必要がなく、通常の製造方法で空隙２３ｂを真空にす
ることができる。

【００４３】実施例５．図９，図１０は、この発明の実
施例５による熱式流量検出素子を示す断面図である。図
９に示したものは、実施例３と同様、半導体基板１０の
表面の一部に真空凹部２２を形成したものに対応する。
また、図１０に示したものは、実施例４と同様、半導体
基板１０に真空空隙２３ｂを介して中空構造部２３ａを
形成したものに対応する。いずれも、導電性発熱部材１
６の他にダイアフラム１５または中空構造部２３ａの中
心部と外周部にピエゾ抵抗層１２２を備えている。ピエ
ゾ抵抗層１２２の材料は、例えばｐ型またはｎ型不純物
元素を高濃度に注入した多結晶シリコンなどである。な
お、ピエゾ抵抗層１２２には当然、導電線及び接続端子
が必要であるが、煩雑になるためここでは図示しない。

【００４４】この実施例でも、実施例３，４と同様、導
電性発熱部材１６から半導体基板１０への熱伝導損失を
大幅に減少させることができる。さらに、この実施例で
はピエゾ抵抗層１２２を備えることで、流体の流量と共
に圧力も同時に検出することができる。即ち、従来、圧
力センサと流量センサを別々に製造していたものが一体
にでき、基板、回路の共有ができるため、センサの製造
コストを低減することができるという効果もある。

【００４５】なお、実施例１〜実施例５における導電性
発熱部材１６は、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）で
例えば０．５〜０．６μｍの厚さで構成している。ま
た、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）約３０００Åと
多結晶シリコン約３０００Åを２層にして積層して構成
してもよい。導電性発熱部材１６をこのような材質で構
成すれば、その製造工程において従来のＭＯＳプロセス
をそのまま使用することができる。また、第２の導電性
発熱部材１７に関しても同様、タングステンシリサイド
（ＷＳｉ）、または多結晶シリコンとタングステンシリ
サイド（ＷＳｉ）の積層膜からなる薄膜にすれば、ＭＯ
Ｓプロセスをそのまま使用することができる。即ち、マ
スクを変えるだけでセンサの導電性発熱部材を形成する
ことができ、必要な回路も同時に形成することができる
ため、量産性の面から見て非常に有利である。

【００４６】実施例６．図１１，図１２は、この発明の
実施例６による熱式流量検出素子を応用したカルマン渦
式流量検出装置を示す説明図である。図中、１４０は管
路、１４１はカルマン渦を発生させるための二等辺三角
形の上流柱状体、１４２は等脚台形の下流柱状体、１４
３，１４４はカルマン渦による圧力変化を導入するスリ
ット、１４５はスリット１４３，１４４からの圧力導入
管である。１４９は実施例１〜実施例５のいずれかに記
載した熱式流量検出素子である。図中、矢印Ａは空気
流、矢印Ｂは発生したカルマン渦を示している。

【００４７】熱式流量検出素子１４９はこの圧力導入管
１４５内に設けられ、流体の流れを計測することによ
り、渦発生の周波数を計測する。熱式流量検出素子１４
９の配置は例えば図１１のように２つの素子を圧力導入
管１４５内に設けても良く、また図１２のように１つの
素子を圧力導入管１４５内に設けても良い。

【００４８】従来、カルマン渦式流量検出装置の渦の検
出には、可動ミラー、ＬＥＤ、フォトトランジスタなど
による複雑な構造が用いられていた。この実施例のよう
に、カルマン渦検出部分に、実施例１〜実施例５のいず
れかに示したような導電性発熱部材からの熱伝導損失が
少ない、感度の良い熱式流量検出素子を用いたことによ
り、従来の装置のような複雑な構造が不要となり、コス
トが低減できる。

【００４９】また、カルマン渦式流量検出装置は大気温
度と大気圧の補正が必要であるが、実施例５で示したよ
うに、ピエゾ抵抗層１２２を備えて流量と共に圧力も同
時に検出する素子を用いることで、大気温度と大気圧の
補正用センサを別に設ける必要が無く、さらにコスト低
減できる効果がある。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、表面の一部に凹部を有する半導体基板、凹部の
一部または全部を覆う絶縁性材料、絶縁性材料に埋設す
る導電性発熱部材、及び導電性発熱部材と凹部を介して
対向する半導体基板に設けた第２の導電性発熱部材を備
えたことにより、導電性発熱部材からの熱伝導損失が少
ない、感度の良い熱式流量検出素子を得ることができる
効果がある。

【００５１】また、請求項２記載の発明によれば、半導
体基板、半導体基板より突出した空隙を形成するように
半導体基板に設けた絶縁性材料、絶縁性材料に埋設する
導電性発熱部材、及び導電性発熱部材と空隙を介して対
向する半導体基板に設けた第２の導電性発熱部材を備え
たことにより、導電性発熱部材からの熱伝導損失が少な
い、感度の良い熱式流量検出素子を得ることができる効
果がある。

【００５２】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載の発明において、第２の導電性
発熱部材の面積は、それに対向する導電性発熱部材の面
積と同じか、それより大きく設定したことにより、半導
体基板を均一に加熱でき、導電性発熱部材からの熱伝導
損失が少ない、感度の良い熱式流量検出素子を得ること
ができる効果がある。

【００５３】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１または請求項２または請求項３記載の発明におい
て、第２の導電性発熱部材の温度は、流量を検出する流
体の温度より一定の温度だけ高くなるようにしたことに
より、導電性発熱部材からの熱伝導損失が少ない、感度
の良い熱式流量検出素子を得ることができる効果があ
る。

【００５４】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項１または請求項２または請求項３記載の発明におい
て、第２の導電性発熱部材の温度は、それに対向する導
電性発熱部材の温度と同じか、一定温度差を有するよう
にしたことにより、導電性発熱部材からの熱伝導損失が
少ない、感度の良い熱式流量検出素子を得ることができ
る効果がある。

【００５５】また、請求項６記載の発明によれば、表面
の一部に真空の凹部を有する半導体基板、凹部の全部を
覆う絶縁性材料からなるダイアフラム、及びダイアフラ
ムに埋設する導電性発熱部材を備えたことにより、導電
性発熱部材からの熱伝導損失が少ない、感度の良い熱式
流量検出素子を得ることができる効果がある。

【００５６】また、請求項７記載の発明によれば、半導
体基板、半導体基板より突出した真空空隙を形成するよ
うに半導体基板に設けた絶縁性材料からなる中空構造
部、中空構造部に埋設する導電性発熱部材を備えたこと
により、導電性発熱部材からの熱伝導損失が少ない、感
度の良い熱式流量検出素子を得ることができる効果があ
る。

【００５７】また、請求項８記載の発明によれば、請求
項１ないし請求項７のいずれかに記載の導電性発熱部材
は、タングステンシリサイド、または多結晶シリコンと
タンングステンシリサイドの積層膜であることを特徴と
することにより、ＭＯＳプロセスを用いて製造でき、導
電性発熱部材からの熱伝導損失が少ない、感度の良い熱
式流量検出素子を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による熱式流量検出素子
を示す断面図である。

【図２】 実施例１に係る熱式流量検出素子の製造方法
を工程順に示す断面図である。

【図３】 この発明の実施例２による熱式流量検出素子
を示す断面図である。

【図４】 実施例２に係る熱式流量検出素子の製造方法
を工程順に示す断面図である。

【図５】 この発明の実施例３による熱式流量検出素子
を示す断面図である。

【図６】 実施例３に係る熱式流量検出素子の製造方法
を工程順に示す断面図である。

【図７】 この発明の実施例４による熱式流量検出素子
を示す断面図である。

【図８】 実施例４に係る熱式流量検出素子の製造方法
を工程順に示す断面図である。

【図９】 この発明の実施例５による熱式流量検出素子
の一例を示す断面図である。

【図１０】 この発明の実施例５による熱式流量検出素
子の他の例を示す断面図である。

【図１１】 この発明の実施例６による熱式流量検出素
子を用いたカルマン渦式流量検出装置の一例を示す説明
図である。

【図１２】 この発明の実施例６による熱式流量検出素
子を用いたカルマン渦式流量検出装置の他の例を示す説
明図である。

【図１３】 従来の半導体による検出素子の構造を示す
断面図である。

【図１４】 従来の半導体による熱式流量検出素子の他
の例を示す上面図である。

【符号の説明】

１０ 半導体基板、１１，１２，１３、１４ 絶縁性材
料、１５ ダイアフラム、１６ 導電性発熱部材、１７
第２の導電性発熱部材、２０ 凹部、２１空隙、２２
真空凹部、２３ａ 中空構造部、２３ｂ 真空空隙、
１１０ ドーピング用保護膜、１１１ 半導体基板ｐ型
層、１１２ 半導体基板ｎ型層、１２１ エッチングホ
ール、１２２ ピエゾ抵抗層、１３０ 架橋部またはダ
イアフラム部、１４９ 熱式流量検出素子。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面の一部に凹部を有する半導体基板、
   上記凹部の一部または全部を覆う絶縁性材料、上記絶縁
   性材料に埋設する導電性発熱部材、及び上記導電性発熱
   部材と上記凹部を介して対向する半導体基板に設けた第
   ２の導電性発熱部材を備えた熱式流量検出素子。
2. 【請求項２】 半導体基板、上記半導体基板より突出し
   た空隙を形成するように上記半導体基板に設けた絶縁性
   材料、上記絶縁性材料に埋設する導電性発熱部材、及び
   上記導電性発熱部材と上記空隙を介して対向する半導体
   基板に設けた第２の導電性発熱部材を備えた熱式流量検
   出素子。
3. 【請求項３】 第２の導電性発熱部材の面積は、それに
   対向する導電性発熱部材の面積と同じか、それより大き
   く設定したことを特徴とする請求項１または請求項２記
   載の熱式流量検出素子。
4. 【請求項４】 第２の導電性発熱部材の温度は、流量を
   検出する流体の温度より一定の温度だけ高くなるように
   したことを特徴とする請求項１または請求項２または請
   求項３記載の熱式流量検出素子。
5. 【請求項５】 第２の導電性発熱部材の温度は、それに
   対向する導電性発熱部材の温度と同じか、一定温度差を
   有するようにしたことを特徴とする請求項１または請求
   項２または請求項３記載の熱式流量検出素子。
6. 【請求項６】 表面の一部に真空の凹部を有する半導体
   基板、上記凹部の全部を覆う絶縁性材料からなるダイア
   フラム、及び上記ダイアフラムに埋設する導電性発熱部
   材を備えた熱式流量検出素子。
7. 【請求項７】 半導体基板、上記半導体基板より突出し
   た真空空隙を形成するように上記半導体基板に設けた絶
   縁性材料からなる中空構造部、上記中空構造部に埋設す
   る導電性発熱部材を備えた熱式流量検出素子。
8. 【請求項８】 導電性発熱部材は、タングステンシリサ
   イド、または多結晶シリコンとタングステンシリサイド
   の積層膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ７のいずれかに記載の熱式流量検出素子。