JPH0829226A - 熱式半導体フローセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １個のセンサで４桁以上に亙る広い範囲の流
速を計測し得ると共に、電力の消費も少なく、単純かつ
超小型構造を有し、安価な製造コストで大量生産され得
る熱式半導体フローセンサを提供することである。 【構成】 半導体微細加工技術を用いてシリコン基板１
０上に一体的に形成された検出手段を含む熱式半導体フ
ローセンサであって、該検出手段が互いに異なる熱容量
を有するように互いに隣接して形成され、それぞれヒー
タ線を有する複数個の検出部分１ａ，１ｂ，１ｃ（２
ａ，２ｂ，２ｃまたは３ａ，３ｂ，３ｃ）を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は熱式フローセンサに係
り、特に、広い測定レンジを有する超小型の熱式半導体
フローセンサ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】検出部分として電源に接続された単一の
熱線（ヒータ線）をシリコン等の半導体基板上に設置
し、流体によって奪われる該熱線の熱量が流体の流量に
依存して変化することを利用した熱式の半導体フローセ
ンサが、既に従来技術として存在する。この半導体フロ
ーセンサは、比較的容易に製造することができ、しかも
小型であって、電力の消費が少なく、処理回路等の他の
電気回路との接続が容易である等の利点を有するので、
流速や流量の計測に広く用いられている。

【０００３】一般に、熱式フローセンサの測定レンジは
検出部分の単位接触面積当たりの熱容量（以下、これを
単に熱容量と言う）の値に大きく影響される。熱容量の
小さい検出部分を用いた熱式フローセンサの場合、低流
速を測定することができる反面、流速の増大に伴う出力
の飽和が早いので、高流速を測定することはできない。
一方、熱容量の大きい検出部分を用いた熱式フローセン
サの場合、高流速を測定することができる反面、低流速
を検出することができない。半導体基板と検出部分との
間の熱絶縁性を高めて熱損失を減らしたり、熱線（ヒー
タ線）の加熱温度を上げたりすることによってセンサの
感度を向上させ、測定レンジをある程度拡大することは
可能であるが、それでも従来の熱式半導体フローセンサ
１個による測定レンジは高々３桁である。

【０００４】以上述べた理由から、広い測定レンジ（４
桁以上）を有する熱式フローセンサ（または流速計、流
量計）を得るためには、検出部分に設置されるヒータ線
の性能（熱容量に関する物性）を改良させる以外の工夫
が必要になることがわかる。

【０００５】該工夫の一例として、特開昭５７−１０４
１４号公報に開示された熱式流量計がある。これによれ
ば、主導管に流れる気体が複数段に設けた分流管にそれ
ぞれ分流され、各分流管に設けられた熱式フローセンサ
からの出力を演算することによって主導管に流れる気体
の流量が決定される。つまり、複数段に分流することに
よって熱式フローセンサの測定レンジが広げられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術から明ら
かなように、４桁以上の広い測定レンジを有する熱式フ
ローセンサを得るには、半導体フローセンサの場合に
は、センサ本体として用いられているヒータ線の物性を
改良することができるか、または好適な新物質が発見さ
れるか、が不可欠である。しかし、現状では両方とも非
常に困難な問題である。一方、特開昭５７−１０４１４
号公報に開示された熱式流量計の場合には、複数段にわ
たる分流管を設ける必要があるので、流量計全体を小型
にすることが困難である。その上、構造が複雑で、安価
にかつ大量に生産することは不可能である。さらに、各
分流管毎に熱線を設置するので、電力の消費も多くな
る。

【０００７】本発明は従来技術における上記問題点を解
決するために為されたもので、その目的とするところ
は、１つのセンサで４桁以上に亙る広い範囲の流速を計
測することができると共に、電力の消費も少なく、単純
かつ小型構造を有し、安価な製造コストで大量生産され
得る熱式半導体フローセンサとその製造方法とを提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱式半導体フローセンサの主なる態様によ
れば、半導体微細加工技術を用いてシリコン基板上に一
体的に形成された検出手段を含む熱式半導体フローセン
サにおいて、前記検出手段が、互いに異なる熱容量を有
するように互いに隣接して形成された複数個の検出部分
を備えることを特徴とする熱式半導体フローセンサが提
供される。

【０００９】本発明の熱式半導体フローセンサの第２態
様によれば、上記主なる態様に記載の複数個の検出部分
が、前記シリコン基板との間のそれぞれの熱絶縁性を互
いに変えることによって、互いに異なる熱容量を有する
ように形成されていることを特徴とする熱式半導体フロ
ーセンサが提供される。

【００１０】本発明の熱式半導体フローセンサの第３態
様によれば、上記主なる態様に記載の複数個の検出部分
の各々が、ヒータ線とその被覆膜とで構成され、それぞ
れの被覆膜の厚さを変えることによって互いに異なる熱
容量を有するように形成されていることを特徴とする熱
式半導体フローセンサが提供される。

【００１１】本発明の熱式半導体フローセンサの第４態
様によれば、上記主なる態様に記載の複数個の検出部分
の各々が、ヒータ線とその被覆膜とで構成され、それぞ
れのヒータ線の材質および／または被覆膜の厚さを変え
ることによって互いに異なる熱容量を有するように形成
されていることを特徴とする熱式半導体フローセンサが
提供される。

【００１２】前記主なる態様から第３態様までに記載の
複数個の検出部分の各々は、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、
Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＦｅＮｉからなるグループの中から選
ばれる１つか、ポリシリコンか、またはサーミスタ材料
によって作られたヒータ線を含む。

【００１３】前記第４態様に記載のヒータ線は、少なく
とも一組ずつ互いにその材質を異ならせるように、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ、ＦｅＮｉ、ポ
リシリコンならびにサーミスタ材料の中から適宜選ばれ
た組み合わせからなる。

【００１４】さらに、本発明の製造方法の第１態様によ
れば、シリコン基板の上面全体に絶縁膜を半導体微細加
工技術を用いて成膜した後、複数箇所の検出部分の形成
位置に対応する複数箇所の絶縁膜を残し、他の部分の絶
縁膜をエッチングを施して除去することと、残された複
数箇所の絶縁膜を含むシリコン基板の上面全体に、ヒー
タ線膜を蒸着、スパッタリングまたはＣＶＤ技術を用い
て成膜した後、前記各絶縁膜上のそれぞれ所定の幅を有
するヒータ線膜だけを残して他の部分のヒータ線膜を除
去するように、エッチングを施すことと、複数箇所のヒ
ータ線膜を含むシリコン基板の上下両面全体に半導体微
細加工技術を用いて前記保護膜材料からなるマスキング
を兼ねた保護膜を成膜した後、各ヒータ線膜の上面部分
と後述する異方性エッチングを施さない所定部分との保
護膜だけを残して他の部分の保護膜をエッチングによっ
て除去することと、前記保護膜が除去された部分に異方
性エッチングを施し、これにより、１つの検出部分の下
方のシリコン基板にはその上下両面から異方性エッチン
グを施すことによって上下に貫通する空間が形成され、
もう１つの検出部分の下方のシリコン基板にはその上面
のみから異方性エッチングを施すことによって上向き凹
部が形成され、さらにもう１つの検出部分の下方のシリ
コン基板にはその下面のみから異方性エッチングを施す
ことによって該検出部分とシリコン基板との接触部分が
残されるように下向き凹部が形成されること、の各ステ
ップを含むことを特徴とする熱式半導体フローセンサの
製造方法が提供される。

【００１５】また、本発明の製造方法の第２態様によれ
ば、シリコン基板の上面全体に絶縁膜を半導体微細加工
技術を用いて成膜した後、複数箇所の検出部分の形成位
置に対応する複数箇所の絶縁膜を残し、他の部分の絶縁
膜をエッチングを施して除去することと、残された複数
箇所の絶縁膜を含むシリコン基板の上面全体に、ヒータ
線膜を蒸着、スパッタリングまたはＣＶＤ技術を用いて
成膜した後、前記各絶縁膜上のそれぞれ所定の幅を有す
るヒータ線膜だけを残して他の部分のヒータ線膜を除去
するように、エッチングを施すことと、各ヒータ線膜の
初期成膜保護膜として半導体微細加工技術を用いてシリ
コン基板の上面全体に薄膜を形成した後、エッチングを
施すことによって前記各ヒータ線膜の上面部分の初期成
膜保護膜だけを残し、他の部分の初期成膜保護膜を除去
することと、所定の検出部分に形成されたヒータ線膜の
中間成膜被覆として半導体微細加工技術を用いてシリコ
ン基板の上面全体に薄膜を形成した後、エッチングを施
すことによって前記所定の検出部分に形成されたヒータ
線膜の上面部分に形成された中間成膜被覆膜だけを残
し、他の部分の中間成膜被覆膜を除去することと、ヒー
タ線膜の最終成膜被覆膜として半導体微細加工技術を用
いて前記シリコン基板の上面全体に薄膜を形成した後、
エッチングを施すことによって前記中間成膜被覆膜を有
するヒータ線膜の中の少なくとも１つのヒータ線膜の上
面部分と後述する異方性エッチングを施さない部分とだ
けに最終成膜被覆膜を残し、他の部分の最終成膜被覆膜
を除去することと、すべての前記検出部分にそれぞれ対
応する部分の前記シリコン基板にその上下両面から異方
性エッチングを施すことによって前記シリコン基板を上
下に貫通する空間を形成すること、の各ステップを含む
ことを特徴とする熱式半導体フローセンサの製造方法が
提供される。

【００１６】

【作用】本発明の熱式半導体フローセンサは、互いに熱
容量の異なる複数個の検出部分が半導体微細加工技術を
用いて一つのシリコン基板上に一体的にかつ互いに隣接
して形成されているので、広い測定レンジを有してい
る。従って、種々の流速の測定が最適の測定レンジを有
する検出部分を選択的に用いて行われ得る。また、切り
替え加熱方式を併用することによって、流速に適した測
定レンジを有する検出部分だけを作動させることができ
るようになり、消費電力を低く抑えることができる。

【００１７】

【実施例】以下、添付の図面に関連して本発明の幾つか
の好ましい実施例を説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施例を示す概略断面
図である。この第１実施例は、半導体微細加工技術を用
いてシリコン基板１０上に形成されたヒータ線Ｈ１を含
む複数個の第１，第２，第３検出部分１ａ，１ｂ，１ｃ
とシリコン基板１０との間の各熱絶縁性をそれぞれ変え
ることによって第１乃至第３検出部分の熱容量が互いに
異なるものになるように、各々の検出部分１ａ，１ｂ，
１ｃの下部に相当するシリコン基板１０の形状を変化さ
せている。

【００１９】すなわち、図１に向かって左側に示されて
いる第１検出部分１ａの下部のシリコン基板１０には、
その上下両面から異方性エッチングが施されて上下方向
に貫通する空間４が形成されており、第１検出部分１ａ
はその両端に位置する支持部（図示せず）を除いてシリ
コン基板１０と接触は勿論のこと隣接さえもしていない
ので、高い熱絶縁性を有する。従って、第１検出部分１
ａは比較的小さな熱容量を有し、微流速から低流速の測
定に用いられる。

【００２０】続いて、図１に向かって右側に示されてい
る第３検出部分１ｃの下部のシリコン基板１０には、そ
の下面から異方性エッチングが施されて所定深さの下向
き凹部６が形成されており、第３検出部分１ｃはその全
下面でシリコン基板１０と接触しているので、熱絶縁性
は低くなっている。従って、この第３検出部分１ｃは比
較的大きな熱容量を有し、高流速の測定に用いられる。

【００２１】そして、図１において中央に示されている
第２検出部分１ｂの下部のシリコン基板１０には、その
上面から異方性エッチングが施されて所定深さの上向き
凹部５が形成されており、第２検出部分１ｂはその両端
に位置する支持部（図示せず）を除いてシリコン基板１
０と接触していないので、第１および第３検出部分１
ａ，１ｃの両熱絶縁性のほぼ中間の熱絶縁性を有する。
従って、第２検出部分１ｂの熱容量もほぼ中間の値とな
り、上記低流速および高流速の間に相当する中間流速の
測定用として用いられる。

【００２２】なお、上記第１実施例における各検出部分
１ａ，１ｂ，１ｃにおけるヒータ線Ｈ１は、例えばＰ
ｔ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、ＦｅＮｉの中
から選ばれる１つの金属か、ポリシリコンか、あるいは
サーミスタ材料で作られており、また好適には酸化を防
止するために酸化シリコン、窒化シリコンまたはＣＶＤ
ダイヤモンドからなる保護膜１３で覆われている。

【００２３】図２は本発明の第２実施例を示す概略断面
図であり、この第２実施例によれば、半導体微細加工技
術を用いてシリコン基板１０上に形成された複数個の第
１，第２，第３検出部分２ａ，２ｂ，２ｃの保護膜１３
を含む被覆膜１４または１５の厚さをそれぞれ変えるこ
とによって、第１乃至第３検出部分がそれぞれの熱容量
に関して互いに異なるように形成される。

【００２４】すなわち、図２に向かって最も左側に示さ
れている第１検出部分２ａの被覆膜１３は最初に成膜さ
れたもの（初期成膜保護膜）だけが残され、その後から
成膜された被覆膜はエッチングを施すことによってすべ
て取り除かれた薄膜である。従って、第１検出部分２ａ
は熱容量が比較的小さく、微流速から低流速の測定に用
いられる。

【００２５】続いて、図２の中央に示されている第２検
出部分２ｂの被覆膜１４は、少なくとも２回目に成膜さ
れたもの（中間成膜被覆膜）までが残され、その後に成
膜された被覆膜はエッチングを施すことによって取り除
かれた中間の厚さを有する。従って、第２検出部分２ｂ
の熱容量は、前記第１検出部分２ａと後述する第３検出
部分２ｃとの中間に相当する値となり、低流速と高流速
との間の流速を測定するのに好適である。

【００２６】そして、図２に向かって最も右側に示され
ている第３検出部分２ｃの被覆膜１５は最終回に成膜さ
れたもの（最終成膜被覆膜）まで含む比較的厚い膜にな
っている。従って、この第３検出部分２ｃは比較的大き
な熱容量を有し、高流速の測定に用いられる。

【００２７】なお、上記第２実施例における各検出部分
２ａ，２ｂ，２ｃの下部の各シリコン基板部分には、そ
れらの上下両面から異方性エッチングが施されてそれぞ
れ貫通空間４が形成されている。

【００２８】また、各検出部分２ａ，２ｂ，２ｃにおけ
るそれぞれのヒータ線Ｈ２は、例えばＰｔ、Ａｕ、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＦｅＮｉの中から選ばれる
１つの金属か、ポリシリコンか、あるいはサーミスタ材
料で作られている。一方、保護膜１３は第１実施例と同
様に酸化シリコン、窒化シリコンまたはＣＶＤダイヤモ
ンドを半導体微細加工技術を用いて成膜したものであ
リ、保護膜１３以外の被覆膜１４または１５は上記各ヒ
ータ線材料および保護膜材料ならびに銀等から適宜選ば
れ得る。

【００２９】次に、図３は本発明の第３実施例を示す概
略断面図であり、第１から第３検出部分３ａ，３ｂ，３
ｃの熱容量を互いに異ならせるために、ヒータ線Ｈ３の
材質および／またはその被覆膜１３，１４または１５の
厚さを変えている。

【００３０】すなわち、図３に向かって最も左側に示さ
れている第１検出部分３ａは初回の成膜による保護膜１
３だけで覆われた例えばＰｔのような金属からなるヒー
タ線Ｈ３を有しているので、この第１検出部分３ａは熱
容量が比較的小さく、微流速から低流速の測定に用いら
れる。

【００３１】一方、図３に向かって最も右側に示されて
いる第３検出部分３ｃは酸化防止用として例えばＴＥＯ
Ｓ−ＳｉＯ₂ の保護膜１５で包まれたポリシリコンから
なるヒータ線Ｈ４を有しているので、第３検出部分３ｃ
は比較的大きな熱容量を有し、高流速の測定に好適に用
いられる。

【００３２】また、図３の中央に示されている第２検出
部分３ｂは、該第２検出部分３ｂの熱容量が上記第１お
よび第３検出部分３ａ，３ｃの各熱容量の中間になるよ
うに、初回に成膜されたヒータ線Ｈ３の保護膜１３の上
に所定の厚さの追加被覆膜１４がさらに成膜されてい
る。従って、低流速および高流速の間の中間流速の測定
に好適に用いられる。

【００３３】なお、上記第３実施例における各検出部分
３ａ，３ｂ，３ｃの下部の各シリコン基板部分には、そ
れらの上下両面から異方性エッチングが施されてそれぞ
れ貫通空間４が形成されている。

【００３４】また、第３実施例における第１および第２
ならびに第３検出部分３ａ，３ｂ，３ｃにおけるヒータ
線Ｈ３およびＨ４の材料は、少なくとも１組のヒータ線
がＰｔの他にＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ
Ｎｉのような金属は勿論のこと、ポリシリコンおよびサ
ーミスタ材料の中から互いに異なるように適宜選ばれた
組み合わせとして用いられている。

【００３５】さらに、前述の第１および第２実施例に用
いられた各検出部分１ａ，１ｂ，１ｃおよび２ａ，２
ｂ，２ｃの金属製ヒータ線Ｈ１およびＨ２をすべて同一
規格かつ同一サイズのポリシリコン製またはサーミスタ
材料製のものに取り替えることにより、さらに高レンジ
側にシフトした３種類の流速測定用の熱式半導体フロー
センサが得られる。敢えて図示しないが、これも本発明
の実施例の範疇に入ることは言うまでもない。

【００３６】なおまた、上記各実施例における各検出部
分には電源および制御回路ならびに処理回路（いずれも
図示せず）が接続される。応答時間としては、シリコン
基板１０を貫通除去させた部分で数十ｍｓ以下になる。

【００３７】本発明による熱式半導体フローセンサの使
用例として、最初に中間流速測定用の検出部分１ｂ，２
ｂまたは３ｂのヒータ線が通電され、その端子電圧があ
る規定範囲に入っていればそれを出力させ、規定範囲外
であれば中間流速測定用の検出部分への通電を停止し、
低流速測定用検出部分１ａ，２ａまたは３ａあるいは高
流速測定用の検出部分１ｃ，２ｃまたは３ｃのヒータ線
に通電して、その端子電圧を出力させる。このような作
動をさせる切替回路を用いることによって、１本だけの
ヒータ線を有するセンサと同程度の消費電力（常時通電
測定の場合で数十ミリワット）に抑えることができる。

【００３８】次に、図４および図５にそれぞれ示される
各製造プロセスチャートを参照しながら上記第１および
第２実施例の製造プロセスを順に説明する。なお、第３
実施例の製造プロセスは図５に示される第２実施例のも
のと類似するのでその説明を省略する。

【００３９】まず、図４に関連して第１実施例の製造プ
ロセスが説明される。

【００４０】図４の（ａ）では、シリコン基板１０の上
面全体に絶縁膜としての酸化シリコンまたは窒化シリコ
ンの薄膜１１が半導体微細加工技術を用いて成膜され
る。その後、前記第１から第３までの検出部分の形成位
置に対応する複数（３）箇所の絶縁膜１１を残し、他の
部分の絶縁膜１１はエッチングを施して除去する。

【００４１】図４の（ｂ）では、残された３箇所の絶縁
膜１１を含むシリコン基板１０の上面全体に、例えばＰ
ｔからなるヒータ線膜１２が蒸着、スパッタリングまた
はＣＶＤ技術を用いて成膜され、その後、各絶縁膜１１
上のそれぞれ所定の幅を有するヒータ線膜１２だけが残
されて他の部分のヒータ線膜１２は除去されるように、
エッチングが施される。

【００４２】続いて、図４の（ｃ）に示されるように、
３箇所のヒータ線膜１２を含むシリコン基板１０の上下
両面全体に半導体微細加工技術を用いて前記保護膜材料
からなるマスキングを兼ねた保護膜１３が成膜された
後、各ヒータ線膜１２の上面と後述する異方性エッチン
グを施さない部分との保護膜１３だけを残して他の部分
の保護膜１３はエッチングによって除去される。

【００４３】そして、図４の（ｄ）では、保護膜１３が
除去された部分に例えばＴＭＡＨ溶液を用いて約７０℃
で異方性エッチングが施される。これにより、図４から
明らかなように、第１検出部分１ａの下方のシリコン基
板１０にはその上下両面から異方性エッチングが施さ
れ、上下に貫通する空間４が形成される。また、第２検
出部分１ｂの下方のシリコン基板１０にはその上面のみ
から異方性エッチングが施され、上向き凹部５が形成さ
れる。さらに、第３検出部分１ｃの下方のシリコン基板
１０にはその下面のみから異方性エッチングが施され、
その結果、第３検出部分１ｃとシリコン基板１０との接
触部分が残され、その下方に下向き凹部６が形成され
る。

【００４４】次に、図５を参照して上記第２実施例の製
造プロセスが説明される。ただし、図５の（Ａ）および
（Ｂ）の各プロセスは前述の図４の（ａ）および（ｂ）
とそれぞれ同じであるので、重複を避けるためにそれら
の説明は省略する。

【００４５】図５の（Ｃ）においては、各ヒータ線膜１
２の初期成膜保護膜１３として前述の保護膜材料からな
る薄膜が半導体微細加工技術を用いてシリコン基板１０
の上面全体に形成される。その後、エッチングが施され
て、各ヒータ線膜１２の上面部分の初期成膜保護膜１３
だけが残されて、他の部分の初期成膜保護膜１３は除去
される。

【００４６】図５の（Ｄ）では、各ヒータ線膜１２の前
述の被覆膜材料からなる薄膜が中間成膜被覆１４として
半導体微細加工技術を用いてシリコン基板１０の上面全
体に形成される。その後、エッチングが施されて、第２
および第３検出部分２ｂおよび２ｃに位置する各ヒータ
線膜１２の上面部分の中間成膜被覆膜１４だけが残され
て、他の部分の中間成膜被覆膜１４は除去される。

【００４７】図５の（Ｅ）では、各ヒータ線膜１２の最
終成膜被覆膜１５として前述の被覆膜材料からなる薄膜
が半導体微細加工技術を用いてシリコン基板１０の上面
全体に形成される。その後、エッチングが施されて、第
３検出部分２ｃに位置するヒータ線膜１２の上面部分と
後述する異方性エッチングを施さない部分とだけに最終
成膜被覆膜１５が残されて、他の部分の最終成膜被覆膜
１５は除去される。

【００４８】そして、図５の（Ｆ）では、第１，第２，
第３のすべての検出部分２ａ，２ｂ，２ｃにそれぞれ対
応する部分のシリコン基板１０がその上下面から例えば
ＴＭＡＨ溶液を用いて約７０℃で異方性エッチングが施
される。これにより、図５の（Ｆ）から明らかなよう
に、異方性エッチングが施されたすべての部分は上下に
貫通する空間４が同じように形成される。

【００４９】以上の説明は単に本発明の好適な実施例の
例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはな
い。

【００５０】

【発明の効果】本発明の熱式半導体フローセンサは、互
いに熱容量の異なる複数個の検出部分が半導体微細加工
技術を用いて一つのシリコン基板上に一体的にかつ互い
に隣接して形成されているので、広い測定レンジを有し
ている。従って、種々の流速の検出が最適の測定レンジ
を有する検出部分を選択的に用いて行われ得る。

【００５１】また、切り替え加熱方式を併用することに
よって、流速に適した測定レンジを有する検出部分だけ
を作動させることができるようになり、消費電力を低く
抑えることができる。

【００５２】さらに、単純な構造を有しているので、半
導体微細加工技術を用いて安価な製造コストで大量生産
され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す概略断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す概略断面図である。

【図３】本発明の第３実施例を示す概略断面図である。

【図４】図１図示の第１実施例の製造プロセスチャート
である。

【図５】図２図示の第２実施例の製造プロセスチャート
である。

【符号の説明】

１ａ，２ａ，３ａ 第１検出部分 １ｂ，２ｂ，３ｂ 第２検出部分 １ｃ，２ｃ，３ｃ 第３検出部分 ４ 貫通空間 ５ 上向き凹部 ６ 下向き凹部 １０ シリコン基板 １１ 絶縁膜 １２ ヒータ線膜 １３ 初期成膜保護膜 １４ 中間成膜被覆膜 １５ 最終成膜被覆膜 Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４ ヒータ線

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体微細加工技術を用いてシリコン基
   板上に一体的に形成された検出手段を含む熱式半導体フ
   ローセンサにおいて、前記検出手段が、互いに異なる熱
   容量を有するように互いに隣接して形成された複数個の
   検出部分からなることを特徴とする熱式半導体フローセ
   ンサ。
2. 【請求項２】 前記複数個の検出部分が、前記シリコン
   基板との間のそれぞれの熱絶縁性を互いに変えることに
   よって、互いに異なる熱容量を有するように形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の熱式半導体フロー
   センサ。
3. 【請求項３】 前記複数個の検出部分の各々が、ヒータ
   線とその被覆膜とによって構成され、それぞれの被覆膜
   の厚さを変えることによって互いに異なる熱容量を有す
   るように形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の熱式半導体フローセンサ。
4. 【請求項４】 前記複数個の検出部分の各々が、ヒータ
   線とその被覆膜とによって構成され、それぞれのヒータ
   線の材質および／または被覆膜の厚さを変えることによ
   って互いに異なる熱容量を有するように形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の熱式半導体フローセン
   サ。
5. 【請求項５】 前記複数個の検出部分の各々がＰｔ、Ａ
   ｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ、ＦｅＮｉからなるグ
   ループの中から選ばれる１つによって作られたヒータ線
   を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれか
   １項記載の熱式半導体フローセンサ。
6. 【請求項６】 前記複数個の検出部分の各々がポリシリ
   コンによって作られたヒータ線を含むことを特徴とする
   請求項１から３までのいずれか１項記載の熱式半導体フ
   ローセンサ。
7. 【請求項７】 前記複数個の検出部分の各々がサーミス
   タ材料によって作られたヒータ線を含むことを特徴とす
   る請求項１から３までのいずれか１項記載の熱式半導体
   フローセンサ。
8. 【請求項８】 前記それぞれのヒータ線が少なくとも一
   組ずつ互いにその材質を異ならせるように、Ｐｔ、Ａ
   ｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｗ、ＦｅＮｉ、ポリシリ
   コンならびにサーミスタ材料の中から適宜選ばれた組み
   合わせからなることを特徴とする請求項４に記載の熱式
   半導体フローセンサ。
9. 【請求項９】 シリコン基板の上面全体に絶縁膜を半導
   体微細加工技術を用いて成膜した後、複数箇所の検出部
   分の形成位置に対応する複数箇所の絶縁膜を残し、他の
   部分の絶縁膜をエッチングを施して除去することと、 残された複数箇所の絶縁膜を含むシリコン基板の上面全
   体に、ヒータ線膜を蒸着、スパッタリングまたはＣＶＤ
   技術を用いて成膜した後、前記各絶縁膜上のそれぞれ所
   定の幅を有するヒータ線膜だけを残して他の部分のヒー
   タ線膜を除去するように、エッチングを施すことと、 複数箇所のヒータ線膜を含むシリコン基板の上下両面全
   体に半導体微細加工技術を用いて前記保護膜材料からな
   るマスキングを兼ねた保護膜を成膜した後、各ヒータ線
   膜の上面部分と後述する異方性エッチングを施さない所
   定部分との保護膜だけを残して他の部分の保護膜をエッ
   チングによって除去することと、 前記保護膜が除去された部分に異方性エッチングを施
   し、これにより、１つの検出部分の下方のシリコン基板
   にはその上下両面から異方性エッチングを施すことによ
   って上下に貫通する空間が形成され、もう１つの検出部
   分の下方のシリコン基板にはその上面のみから異方性エ
   ッチングを施すことによって上向き凹部が形成され、さ
   らにもう１つの検出部分の下方のシリコン基板にはその
   下面のみから異方性エッチングを施すことによって該検
   出部分とシリコン基板との接触部分が残されるように下
   向き凹部が形成されること、 の各ステップを含むことを特徴とする熱式半導体フロー
   センサの製造方法。
10. 【請求項１０】 シリコン基板の上面全体に絶縁膜を半
    導体微細加工技術を用いて成膜した後、複数箇所の検出
    部分の形成位置に対応する複数箇所の絶縁膜を残し、他
    の部分の絶縁膜をエッチングを施して除去することと、 残された複数箇所の絶縁膜を含むシリコン基板の上面全
    体に、ヒータ線膜を蒸着、スパッタリングまたはＣＶＤ
    技術を用いて成膜した後、前記各絶縁膜上のそれぞれ所
    定の幅を有するヒータ線膜だけを残して他の部分のヒー
    タ線膜を除去するように、エッチングを施すことと、 各ヒータ線膜の初期成膜保護膜として半導体微細加工技
    術を用いてシリコン基板の上面全体に薄膜を形成した
    後、エッチングを施すことによって前記各ヒータ線膜の
    上面部分の初期成膜保護膜だけを残し、他の部分の初期
    成膜保護膜を除去することと、 所定の検出部分に形成されたヒータ線膜の中間成膜被覆
    膜として半導体微細加工技術を用いてシリコン基板の上
    面全体に薄膜を形成した後、エッチングを施すことによ
    って前記所定の検出部分に形成されたヒータ線膜の上面
    部分に形成された中間成膜被覆膜だけを残し、他の部分
    の中間成膜被覆膜を除去することと、 ヒータ線膜の最終成膜被覆膜として半導体微細加工技術
    を用いて前記シリコン基板の上面全体に薄膜を形成した
    後、エッチングを施すことによって前記中間成膜被覆膜
    を有するヒータ線膜の中の少なくとも１つのヒータ線膜
    の上面部分と後述する異方性エッチングを施さない部分
    とだけに最終成膜被覆膜を残し、他の部分の最終成膜被
    覆膜を除去することと、 すべての前記検出部分にそれぞれ対応する部分の前記シ
    リコン基板にその上下両面から異方性エッチングを施す
    ことによって前記シリコン基板を上下に貫通する空間を
    形成すること、の各ステップを含むことを特徴とする熱
    式半導体フローセンサの製造方法。