JPH0862011A - 熱伝播時間計測型フローセンサとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】感度が良く、広範囲の流速を計測でき、汚れに
対する耐性が高い熱伝播時間計測型フローセンサを提供
する。 【構成】Ｎ型シリコン基板１にＳｉＯ₂ 膜４、Ｓｉ₃ Ｎ
₄ 膜５を設け、その上にＴｉ膜とＰｔ膜の二重膜の薄膜
抵抗膜で参照温度検出素子６、加熱素子７、温度検出素
子８を間隔をおいて形成し、表面をＳｉＯ₂ 膜９で被覆
する。参照温度検出素子６の測温抵抗体６ａ、加熱素子
７のマイクロヒータ部７ａ、温度検出素子８の測温抵抗
体８ａの下に均熱板としてＰ⁺⁺型領域３を設ける。シリ
コン基板１を裏面から選択エッチしてＰ⁺⁺型領域３とそ
の周辺のＳｉＯ₂ 膜４を露出させ、熱絶縁構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱伝播時間計測型フロ
ーセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】熱伝播時間計測型フローセンサは、生理
学における呼吸機能検査などの生体用から自動車用まで
幅広く用いられ、熱パルス・ワイヤ法の原理を利用した
もの、シリコン技術を利用したものなど種々の型のフロ
ーセンサが開発、実用化されている。

【０００３】図１８は従来の熱パルス・ワイヤ法を利用
したフローセンサの原理を説明するための断面図であ
る。

【０００４】熱パルス・ワイヤ法は、流管７１の中に流
体の流れ方向の順に金網で作られた乱流板７２、金属細
線で作った加熱線７３、検出線７４を置き、加熱回路７
５から加熱線７３にパルス電流を印加して加熱線７３を
瞬時に加熱してここを通過する流体を加熱し、下流側の
検出線７４と制御回路７６により加熱された流体が検知
されるまでの時間から流速を求める方法である。今、流
体の流量をＱ（ｌ／ｓ）、流管７１の断面積をＳ
（ｍ² ）とすると、平均流速ｖは、ｖ＝Ｑ／Ｓ（ｍ／
ｓ）となる。加熱線板７３と検出線７４との距離をｘ
（ｍ）、熱伝播時間をＴとすると、 Ｔ＝Ｓ・Ｘ／Ｑ …（１） で表される。この測定方法では、流量Ｑの範囲が非常に
広い場合、加熱時間周期（パルス電流周期）の設定が困
難になる。すなわち、加熱時間周期を長くすると高流量
域での流量検出の分解能が劣り、加熱時間周期を短くす
ると下流側ので検出される信号と加熱パルスとの対応の
判定が難しくなり、正確な時間検出ができなくなるとい
う問題がある。

【０００５】この問題を解決するため、熱伝播時間の整
数倍の遅れ時間をおいて次の加熱を行うシング・アラウ
ンド法が提案された。また、ガス組成および流量により
加熱時並びに検出時での熱条件が異なるので、検出され
る信号の振幅、波形が変化することによる誤差が起こ
る。この誤差を小さくするため温度補償を行う。温度補
償を設けた熱移動型フローセンサは、図１９に示すよう
に、アクリル樹脂製の流管７１の上流側に金網とガーゼ
の二重構造の乱流板７２を置き、その下流側に加熱線７
３を置き、その下流側に検出線７４と温度補償線７５と
を隣接させて置いた構造になっている。

【０００６】図２０は従来のシリコンを用いたフローセ
ンサの一例の一部切り欠き斜視図である。

【０００７】このセンサは、加熱線７３、検出線７４に
相当する部分をシリコンで形成したものである。シリコ
ン基板８１を陽極化成法して表面を深さ２０μｍまで多
孔質化する。次にこれを酸化して多孔質シリコン酸化膜
８２を形成する。この上に薄膜抵抗で加熱素子８３、検
出素子８４を形成し、金属薄膜の引出線８３ａ，８３
ｂ，８４ａ，８４ｂを取付ける。次に裏面からエッチン
グして加熱素子８３の下（図２０で破線８５で示した領
域の下）のシリコンを除去し、多孔質シリコン酸化膜８
２とその上の薄膜抵抗とからなる熱絶縁構造にする。こ
れをステンレス・パイプの中に取付けてフローセンサと
する。加熱素子８３と検出素子８４は、シリコン・マイ
クロマシン技術により製造される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】加熱線、検出線を金属
細線で作ったフローセンサは、広範囲の流速を計測でき
るようにするには複雑な回路を付加して対応を取らねば
ならない上に、管の中に金属細線を張る構造であるの
で、量産化、低コスト化および小型化が難しいという問
題がある。これに対して、シリコンを用いたフローセン
サは、加熱素子と検出素子との一体化が可能、応答が速
い、表面が平坦で流体の流れを乱さない、液体にも使用
できる、量産化に富み、低コスト化が可能である等の多
くの利点があるが、流体による汚れがあると検出素子の
熱容量が変化し、感度が変化するという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、感度が良く、広範囲の流
速を計測でき、汚れに対する耐性が高く、低コストで量
産性に富む熱伝播時間計測型フローセンサとその製造方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、流体が流れる
流管内に設けられた一導電型シリコン基板と、このシリ
コン基板の上面に設けられた絶縁膜と、この絶縁膜上に
間隔をおいて平行に前記流体の上流側から下流側に向か
って順に薄膜抵抗膜で形成された加熱素子および温度検
出素子と、前記加熱素子のマイクロヒータ部の下の前記
シリコン基板を裏面から選択エッチして前記絶縁膜を露
出させる凹部とを備えた熱伝播時間計測型フローセンサ
において、前記加熱素子の上流側に参照温度検出素子が
設けられ、前記参照温度検出素子、前記加熱素子および
前記温度検出素子の表面が酸化シリコン膜で被覆され、
前記参照温度検出素子の測温抵抗体と前記加熱素子のマ
イクロヒータ部と前記温度検出素子の測温抵抗体の下に
それぞれ均熱板として反対導電型領域が設けられ、前記
シリコン基板に前記反対導電型領域とその周辺の前記絶
縁膜を露出させる凹部が設けられていることを特徴とす
る。

【００１１】本発明は、前記絶縁膜が酸化シリコン膜と
窒化シリコン膜の二重膜で構成されていることを特徴と
する。

【００１２】本発明は、前記温度検出素子が間隔をおい
て少なくとも二つ設けられていることを特徴とする。

【００１３】本発明は、前記薄膜抵抗膜がチタン膜と白
金膜の二重膜で構成されていることを特徴とする。

【００１４】本発明は、前記参照温度検出素子と加熱素
子と温度検出素子との間に空洞が形成され、前記参照温
度検出素子と加熱素子と温度検出素子が前記シリコン基
板に両持ち梁形式で支持されていることを特徴とする。

【００１５】本発明は、前記参照温度検出素子と加熱素
子と温度検出素子との間に空洞が形成され、前記参照温
度検出素子と加熱素子と温度検出素子が前記シリコン基
板に片持ち梁形式で支持されていることを特徴とする。

【００１６】本発明は、前記参照温度検出素子の一端子
と前記温度検出素子の一端子との間に直流電源が接続さ
れ、この電源に並列に前記温度検出素子の抵抗値に実質
的に等しい抵抗値を有する第１抵抗と可変抵抗と前記参
照温度検出素子の抵抗値より少し小さい抵抗値を有する
第２抵抗とが直列接続されてブリッジ回路が構成され、
前記第１抵抗と可変抵抗との接続点から第１出力端子が
取り出され、前記参照温度検出素子の他端子と前記温度
検出素子の他端子とに共通に接続する第２出力端子が取
り出され、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間
に出力される電圧を測定信号源とする出力回路を備えた
ことを特徴とする。

【００１７】本発明は、前記温度検出素子の二つの端子
の間に直流電源が接続され、この電源に並列に前記温度
検出素子の抵抗値と実質的に等しい抵抗値をそれぞれ有
する第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗とが直列接続されて
ブリッジ回路が構成され、前記第２抵抗と前記第３抵抗
との接続点から第１出力端子が取り出され、前記第１抵
抗と前記温度検出素子の一端子との接続点から第２出力
端子が取り出され、前記第１出力端子と前記第２出力端
子との間に出力される電圧を測定信号源とする出力回路
を備えたことを特徴とする。

【００１８】本発明は、前記参照温度検出素子と加熱素
子と温度検出素子が前記シリコン基板に両持ち梁形式で
支持され、この二つの支持部が流管の管壁に支持され、
前記参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子とが前
記流管内に位置することを特徴とする。

【００１９】本発明は、前記参照温度検出素子と加熱素
子と温度検出素子が前記シリコン基板に片持ち梁形式で
支持され、この支持部が流管の管壁に支持され、前記参
照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子とが前記流管
内に位置することを特徴とする。

【００２０】本発明は、前記流管がプラスチックまたは
ガラスで作られていることを特徴とする。

【００２１】本発明は、一導電型シリコン基板に反対導
電型不純物を高濃度に拡散して反対導電型領域を選択的
に形成する工程と、前記シリコン基板の表面に第１のＳ
ｉＯ₂ 膜を設け、その上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を設ける工程
と、前記Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜の上にホトレジストを被着しパタ
ーニングしてホトレジストのマスクを設け、ＴｉとＰｔ
を被着してＴｉとＰｔの二重膜から成る薄膜抵抗膜を形
成する工程と、前記ホトレジストのマスクを溶解除去し
て前記ＴｉとＰｔの二重膜の参照温度検出素子と加熱素
子と温度検出素子を形成する工程と、前記参照温度検出
素子と加熱素子と温度検出素子を含むシリコン基板の両
面に第２のＳｉＯ₂ 膜を形成し、その上にホトレジスト
のマスクを設け、前記参照温度検出素子と加熱素子と温
度検出素子の接続パッド露出予定領域と前記反対導電型
領域露出予定領域に窓をあけ、この窓部分の第２のＳｉ
Ｏ₂ 膜をエンチング除去する工程と、前記シリコン基板
を異方性エンチングして前記反対導電型領域とその周辺
の前記第１のＳｉＯ₂ 膜を露出させる工程と、を備えて
いることを特徴とする。

【００２２】本発明は、（Ａ）一導電型シリコン基板に
反対導電型不純物を高濃度に拡散して反対導電型領域を
選択的に形成する工程と、前記シリコン基板の表面に第
１のＳｉＯ₂ 膜を設け、その上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を設ける
工程と、前記Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜の上にホトレジストを被着し
パターニングしてホトレジストのマスクを設け、Ｔｉと
Ｐｔを被着してＴｉとＰｔの二重膜から成る薄膜抵抗膜
を形成する工程と、前記ホトレジストのマスクを溶解除
去して前記ＴｉとＰｔの二重膜の参照温度検出素子と加
熱素子と温度検出素子を形成する工程と、前記参照温度
検出素子と加熱素子と温度検出素子を含むシリコン基板
の両面に第２のＳｉＯ₂ 膜を形成し、その上にホトレジ
ストのマスクを設け、前記参照温度検出素子と加熱素子
と温度検出素子の接続パッド露出予定領域と前記反対導
電型領域露出予定領域に窓をあけ、この窓部分の第２の
ＳｉＯ₂ 膜をエンチング除去する工程と、前記シリコン
基板を異方性エンチングして前記反対導電型領域とその
周辺の前記第１のＳｉＯ₂ 膜を露出させる工程ととを有
し、一組の参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子
を一個のフローセンサ素子とするフローセンサ素子を複
数個配列して一枚のシリコン基板に形成するフローセン
サ素子搭載ウェーハの製造工程、（Ｂ）ガラスまたはプ
ラスチックの平板の一面に前記参照温度検出素子と加熱
素子と温度検出素子の上をガスが流れるように前記参照
温度検出素子と加熱素子と温度検出素子に対応した位置
に凹部を形成し、前記参照温度検出素子と加熱素子と温
度検出素子の各々の接続パッドに対応した位置に開口部
を形成する上部流管用平板の形成工程と、ガラスまたは
プラスチックの平板の一面に前記参照温度検出素子と加
熱素子と温度検出素子の下をガスが流れるように前記参
照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子に対応した位
置に凹部を形成する下部流管用平板の形成工程と、とを
有する流管用平板の製造工程、（Ｃ）前記フローセンサ
素子の上面と前記上部流管用平板の凹部とが向い合うよ
うに位置合わせして前記フローセンサ素子搭載ウェーハ
の上面に前記上部流管用平板を置き、前記フローセンサ
素子の下面と前記下部流管用平板の凹部とが向い合うよ
うに位置合わせして前記フローセンサ素子搭載ウェーハ
の下面に前記下部流管用平板を置き、前記フローセンサ
素子搭載ウェーハと上部流管用平板と下部流管用平板と
を貼合わせる貼合わせ工程、（Ｄ）前記貼合わせたフロ
ーセンサ素子搭載ウェーハと上部流管用平板と下部流管
用平板を切断して個別の流管付きフローセンサに切り離
す切断工程、を備えていることを特徴とする。

【００２３】本発明は、前記凹部の断面が半円形または
矩形であることを特徴とする。

【００２４】

【作用】本発明では、加熱素子の上流側に参照温度検出
素子が設けたので、加熱素子の下流側の温度検出素子と
の間にブリッジ回路を組むことにより流量が零のときの
零点校正が可能となり、測定の信頼性が向上する。参照
温度検出素子、加熱素子および温度検出素子の表面を酸
化シリコン膜で被覆すると、参照温度検出素子、加熱素
子および温度検出素子が流体によって汚染されるのを防
ぐことができ、測定の信頼性がさらに向上する。加熱素
子のマイクロヒータ部の下にそれぞれ設けられる均熱板
として反対導電型領域は、マイクロヒータ部の電流集中
による局部発熱を防止し、ヒータ断線を防止し、信頼性
を向上させると共に長寿命にする。シリコン基板を下か
らエッチングして反対導電型領域とその周辺の前記絶縁
膜を露出させることにより熱絶縁構造が実現され、感度
が向上する。

【００２５】Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜をシリコン基板に直接形成す
るとＳｉ₃ Ｎ₄ 膜に亀裂を生じる場合があるが、ＳｉＯ
₂ 膜を間に挟むことによってこの亀裂発生を抑えること
ができる。一般に、Ｓｉに対してＳｉＯ₂ 膜は圧縮応力
を持ち、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜は引張応力を持つから、ＳｉＯ₂
−Ｓｉ₃ Ｎ₄ の二重膜構造にして膜厚制御を行うことに
より亀裂発生を抑えることができる。さらにまた、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜単独であると、ダイアフラムのコーナー部に亀裂
が発生し易い傾向があるが、ＳｉＯ₂ −Ｓｉ₃Ｎ₄ 二重
膜構造にしておくとこの亀裂発生も防ぐことができる。
これらの理由からＳｉＯ₂ −Ｓｉ₃ Ｎ₄ 二重膜構造にす
る。

【００２６】流速の測定可能範囲は、加熱素子と温度検
出素子との間の距離ｘに依存するので、種々のｘの値の
温度検出素子を作っておけば、流速の大きさに応じてど
の温度検出素子を使用するかを選択できる、測定可能範
囲を広げることができる。このため、温度検出素子を間
隔をおいて少なくとも二つ設けるのである。

【００２７】薄膜抵抗膜をチタン膜とその上に被覆され
た白金膜の二重膜で構成すると、白金は不活性金属であ
るので、流体による汚染を防ぐと共に金属細線接続のボ
ンディング・パッドとなり、好都合である。

【００２８】参照温度検出素子と前記加熱素子と温度検
出素子との間に空洞を形成すると、参照温度検出素子と
前記加熱素子と温度検出素子とは熱的に絶縁分離され、
熱容量が小さくなり、感度が向上する。素子間が切り離
されるので、参照温度検出素子と前記加熱素子と温度検
出素子を支持するためにシリコン基板に両持ち梁形式で
支持される構造にする。

【００２９】両持ち梁形式にする代わりに、片持ち梁形
式で支持される構造にすると、熱的絶縁分離がさらに進
み、熱容量がさらに小さくなり、感度がさらに向上す
る。

【００３０】参照温度検出素子と温度検出素子とに直流
電源と、第１抵抗と可変抵抗と第２抵抗とからなるブリ
ッジ回路を接続しておくと、流量が零のときの零点校正
が可能となり、測定の信頼性が向上する。すなわち、流
量が零のとき可変抵抗を調節して第１出力端子と第２出
力端子との間に出力される電圧を零に調節しておくと、
流体が流れたとき第１出力端子と第２出力端子との間に
電圧が出力され、この電圧が流体の流速あるいは流量を
測定する信号源となる。

【００３１】測定信号出力回路は、温度検出素子の二つ
の端子の間に直流電源を接続し、この電源に並列に温度
検出素子の抵抗値と実質的に等しい抵抗値をそれぞれ有
する第１抵抗と第２抵抗と第３抵抗とを直列接続してブ
リッジ回路を構成し、第２抵抗と第３抵抗との接続点か
ら第１出力端子を取り出し、第１抵抗と温度検出素子の
一端子との接続点から第２出力端子を取り出すことによ
っても校正することができる。第１出力端子と第２出力
端子との間に出力される電圧が測定信号源なることは上
記と同じである。

【００３２】熱伝播時間計測型フローセンサは、ガスが
流れる流管内に設置されて使用されるが、この場合フロ
ーセンサ素子を両持ち梁形式に作り、両持ち梁の二つの
支持部を流管の管壁に支持すると安定した測定を行うこ
とができる。

【００３３】上記のように両持ち梁形式にする代わり
に、片持ち梁形式にして、片持ち梁の支持部を流管の管
壁に支持するようにしてもよい。

【００３４】流管は、プラスチックまたはガラスで作ら
れる。

【００３５】本発明の方法により、ＳｉＯ₂ 膜とＳｉ₃
Ｎ₄ 膜の二重膜の上にＴｉとＰｔの二重膜の参照温度検
出素子と加熱素子と温度検出素子を形成し、シリコン基
板から熱絶縁され、感度が向上した熱伝播時間計測型フ
ローセンサを製造することができる。

【００３６】シリコン基板に複数個のフローセンサ素子
を配列して形成しておき、上部流管用平板と下部流管用
平板を貼合わせてから、個別のフローセンサ・チップに
切り離すようにすると、フローセンサ素子を破損するこ
とがなく、高い歩留りと少ない工数で熱伝播時間計測型
フローセンサを製造することができる。

【００３７】流管の凹部の断面は、半円形または矩形の
いずれでもよい。要はガスが滑らかに流れれば良い。

【００３８】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の平面図および
断面図である。

【００３９】Ｎ型シリコン基板１の上面にＳｉＯ₂ 膜
４、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜５を設ける。Ｔｉ膜とＰｔ膜の二重層
から成る薄膜抵抗膜で参照温度検出素子６、加熱素子
７、温度検出素子８を間隔をおいて平行に形成する。各
素子６，７，８の接続パッド１７以外の表面にＳｉＯ₂
膜９を被覆する。参照温度検出素子６の測温抵抗体６
ａ、加熱素子７のマイクロヒータ部７ａ、温度検出素子
８の測温抵抗体８ａの下に均熱板としてＰ⁺⁺型領域３を
設ける。シリコン基板１を裏面から選択エッチしてＰ ⁺⁺
型領域３とその周辺のＳｉＯ₂ 膜４を露出させる。これ
により測温抵抗体６ａ、マイ４ロヒータ部７ａ、測温抵
抗体８ａは熱絶縁構造となり、感度が向上する。Ｐ⁺⁺型
領域３は、電流集中による局部発熱を防止し、加熱線部
分の断線を防止するために設ける。また、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜
５をシリコン基板１に直接形成するとＳｉ₃ Ｎ₄ 膜５に
亀裂を生じる場合があるので、この亀裂発生を抑えるた
めにＳｉＯ₂ 膜４を間に挟む。一般に、Ｓｉに対してＳ
ｉＯ₂ 膜は圧縮応力を持ち、Ｓｉ ₃ Ｎ₄ 膜は引張応力を
持つから、ＳｉＯ₂ −Ｓｉ₃ Ｎ₄ の二重膜構造にして膜
厚制御を行うことにより亀裂発生を抑えることができ
る。さらにまた、ＳｉＯ₂ 膜単独であると、ダイアフラ
ムのコーナー部に亀裂が発生し易い傾向があるが、Ｓｉ
Ｏ₂ −Ｓｉ₃ Ｎ₄ 二重膜構造にしておくとこの亀裂発生
も防ぐことができる。これらの理由からＳｉＯ₂ −Ｓｉ
₃ Ｎ₄ 二重膜構造にするのである。

【００４０】次に、第１の実施例の製造方法について説
明する。

【００４１】図２は図１の実施例の製造方法を説明する
ための工程順に示した断面図である。

【００４２】図２（ａ）に示すように、結晶方位〔１０
０〕のＮ型シリコン基板１の下面にＳｉＯ₂ 膜２を約７
５０ｎｍの厚さに設け、上面にＳｉＯ₂ 膜１１を設け
る。ホトリソグラフィ技術によってＳｉＯ₂ 膜１１に窓
をあけ、Ｐ型不純物を高濃度に導入してＰ⁺⁺型領域３を
形成する。

【００４３】図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ₂ 膜１１
を除去し、新しくＳｉＯ₂ 膜４を約５００ｎｍの厚さに
設け、その上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜５を約８０ｎｍの厚さに設
ける。Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜５の上にホトレジストのマスク１２
を設け、参照温度検出素子、加熱素子、温度検出素子を
形成する領域に窓をあける。上方からＴｉを被着して厚
さ約３０ｎｍのＴｉ膜１３を設け、その上にＰｔを被着
して厚さ約２００ｎｍのＰｔ膜１４を設ける。薄膜抵抗
膜をＴｉ膜１３とその上に被覆されたＰｔ膜１４の二重
膜で構成すると、Ｐｔ膜１４は不活性金属膜であるので
流体による汚染を防ぐと共に金属細線接続のボンディン
グ・パッドとなり、好都合である。

【００４４】図２（ｃ）に示すように、マスク１２をそ
の上のＴｉ膜１３、Ｐｔ膜１４と共に除去する。残留し
た部分が図１の参照温度検出素子６、加熱素子７、温度
検出素子８となる。

【００４５】図２（ｄ）に示すように、表面にＳｉＯ₂
膜９を形成し、その上にホトレジストのマスク１５を設
け、裏面のＳｉＯ₂ 膜２の上にホトレジストのマスク１
６を設ける。マスク１５の接続パッド形成予定領域に窓
をあけ、マスク１６のＰ⁺⁺型領域露出予定領域に窓をあ
ける。

【００４６】図２（ｅ）に示すように、エンチングして
窓１６の部分のＳｉＯ₂ 膜９を選択除去してＰｔ膜１４
を露出させ、接続パッド１７を形成すると同時にＳｉＯ
₂ 膜２を選択除去する。そして、ホトレジストのマスク
１５，１６を除去する。

【００４７】図２（ｅ）に示すように、ヒドラジンまた
はＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサ
イド）でシリコン基板１を異方性エンチングしてＰ⁺⁺型
領域３とその周辺のＳｉＯ₂ 膜４を露出させる。これに
より図１に示すフローセンサが製造される。

【００４８】次に、第１の実施例の使用方法について説
明する。

【００４９】図３は図１に示した実施例を用いた流体の
測定方法を説明するための斜視図である。

【００５０】管２１はガス等の流体を流す管であり、こ
の中に矢印２２の方向に流体が流れる。この管２１の中
に第１の実施例のフローセンサを設置する。フローセン
サの加熱素子７の両端の接続パッド１７に加熱電源２３
を接続してパルス電流を印加する。パルス電流は、例え
ば図に示すように、電圧Ｖａ＝２Ｖ、オフセット電圧Ｖ
_offset＝１Ｖ、デューティ＝２０％、周波数ｆ＝１０ｋ
Ｈｚのパルス電流を印加する。参照温度検出素子６と温
度検出素子８の各々の一方の接続パッド１７に電源２４
を接続し、電圧Ｖを印加する。電源２４の両端に第１抵
抗Ｒ₁ 、可変抵抗Ｒａ，第２抵抗Ｒ₂ を直列に接続し、
第１抵抗Ｒ₁ と可変抵抗Ｒａとの接続点から端子２５を
取り、参照温度検出素子６と温度検出素子８の各々の他
方の接続パッド１７を接続して端子２６を取る。端子２
５と端子２６との間に現れる電圧をＶｏｕｔとする。第
１抵抗Ｒ₁ の抵抗値は温度検出素子８の抵抗値と実質的
に等しい抵抗値（１ｋΩ）に、第２抵抗Ｒ₂ の抵抗値は
参照温度検出素子６の抵抗値より少し小さい抵抗値（１
ｋΩ）にして、ブリッジ回路を構成する。最初、加熱素
子７にパルス電流を印加しない状態で可変抵抗Ｒａを調
整してブリッジ回路を平衡（電圧Ｖｏｕｔ＝０）にして
おく。次に、パルス電流を印加して加熱素子７を加熱し
て流体を加熱するとブリッジ回路の平衡が崩れて電圧Ｖ
ｏｕｔが出力される。この電圧を演算回路（図示せず）
で演算処理して平均流速ｖ（ｍ／ｓ）を求める。

【００５１】今、管２１を流れる流体の流量をＱ（ｍ／
ｓ）、管２１の断面積をＳ（ｍ² ）とすると、平均流速
ｖ（ｍ／ｓ）は、 ｖ＝Ｑ／Ｓ …（２） で表される。上流側の加熱素子７と下流側の温度検出素
子８との間の距離をｘ（ｍ）とすると熱伝播時間Ｔ
（ｓ）は、 Ｔ＝Ｓ・ｘ／Ｑ（ｓ） …（３） で表される。つまり、基本的には、加熱素子７と温度検
出素子８との間の距離を変化させることにより低流速か
ら高流速までの広い範囲について計測できることにな
る。

【００５２】図４は図３に示した実施例で計測した平均
流速と熱伝播時間との関係を示す相関図である。

【００５３】横軸に平均流速ｖと平均流速ｖの逆数とを
とり、縦軸に熱伝播時間Ｔをとり、計算値と実測値とを
比較したものである。計算値は、（２），（３）式か
ら、 Ｔ＝Ｓ・ｘ／Ｑ＝Ｓ・ｘ／ｖ・Ｓ＝ｘ／ｖ …（４） とし、ｘ＝２×１０^-3（ｍ）で求めた。図４に示すよう
に、実測値は平均流速ｖの逆数が２０までは熱伝播時間
Ｔと比例関係にあるが、２０以上になると飽和して熱伝
播時間Ｔと比例しない。すなわち、ｘ＝２×１０
^-3（ｍ）に設定したときの測定可能範囲は平均流速ｖ＝
０．０５（ｍ／ｓ）迄で、それより小さい流速では測定
できないことを示している。０．０５（ｍ／ｓ）より小
さい流速の流体を測定したいときは加熱素子７と温度検
出素子８との間の距離をｘを変える必要がある。また、
計算値と実測値とはずれているが、これは加熱素子７の
マイクロヒータ部７ａ、参照温度検出素子６および温度
検出素子８の測温抵抗体６ａ，８ａの時定数（約９ｍ
ｓ）によるものと考えられる。計算値と実測値とは平行
にずれているので、補正することが可能で、補正項を加
えることにより高信頼性の測定値を得ることができる。

【００５４】図５は本発明の第２の実施例の正面図およ
び断面図である。

【００５５】第１の実施例と同様に、Ｎ型シリコン基板
３１の上面にＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ₃ Ｎ ₄ 膜を設け、その上
にＴｉ膜とＰｔ膜の二重膜から成る薄膜抵抗膜で参照温
度検出素子３２、加熱素子３３、複数の温度検出素子３
４，３５，３６，３７を間隔をおいて平行に形成する。
複数の温度検出素子を設けるのは、図３と図４で説明し
たように、流速の測定可能範囲が加熱素子と温度検出素
子との間の距離ｘに依存するので、種々のｘの値の温度
検出素子を作り、流速の大きさに応じてどの温度検出素
子を使用するかを選択できるようにして測定可能範囲を
広げるためである。

【００５６】素子３２〜３７の表面にＳｉＯ₂ 膜を被覆
すること、参照温度検出素子３２の測温抵抗体３２ａ、
加熱素子３３のマイクロヒータ部３３ａ、温度検出素子
３４〜３７の測温抵抗体３４ａ〜３７ａの下に均熱板と
してＰ⁺⁺型領域（図示せず）を設けることは第１の実施
例と同様である。次に、シリコン基板３１を選択エッチ
して素子３２〜３７の間に空洞部３８を形成すると同時
に測温抵抗体３２ａ〜３７ａの下のシリコン部分３１ｂ
を除去してＰ⁺⁺型領域の均熱板（図示せず）を露出させ
て各素子３２〜３７を熱絶縁する。このように、空洞部
３８を形成すると、参照温度検出素子と前記加熱素子と
温度検出素子とは熱的に絶縁分離され、熱容量が小さく
なり、感度が向上する。素子３２〜３７間が切り離され
るので、素子３２〜３７を支持するため両端がシリコン
基板３１の枠３１ａに支持された両持ち梁支持構造にす
る。素子３２〜３７の間に空洞部３８が設けられている
点と両持ち梁支持構造となっている点が第１の実施例と
異なる点である。次に、プラスチック・モールド成形に
よって流管４０を形成する。プラスチック・モールド成
形は、チップに切り離してから行うこともできるが、工
数がかかるし、素子を傷めることもあるので、センサ素
子が複数個配列して形成されたウェーハのときに流管を
プラスチック・モールド成形しておき、それから個別の
チップに切り離すのが良い。流管４０は、その中心に測
温抵抗体３２ａ〜３７ａが位置するように、そして接続
パッド３２ｂ〜３７ｂが流管４０の外側に位置するよう
に形成する。流体は流管４０内を矢印の方向に流れ、流
速が測定される。

【００５７】次に、第２の実施例の製造方法について説
明する。

【００５８】図６は 図５の実施例の製造方法を説明す
るための工程順に示したＣ−Ｃ´線方向断面図、図７は
図５の実施例の製造方法を説明するための工程順に示し
たＤ−Ｄ´線方向断面図である。

【００５９】図６（ａ），図７（ａ）に示すように、結
晶方位〔１００〕のＮ型シリコン基板３１の上面と下面
にＳｉＯ₂ 膜４１，４２を設け、ホトリソグラフィ技術
によってＳｉＯ₂ 膜４１に窓をあけ、Ｐ型不純物を高濃
度に導入してＰ⁺⁺型領域４３を形成する。

【００６０】図６（ｂ），図７（ｂ）に示すように、Ｓ
ｉＯ₂ 膜４１，４２を除去し、ＣＶＤ法により新しくシ
リコン基板３１の下面にＳｉＯ₂ 膜４４を約７５０ｎｍ
の厚さに、上面にＳｉＯ₂ 膜４５を約５００ｎｍの厚さ
に、その上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜４６を約８０ｎｍの厚さに、
その上にＳｉＯ₂ 膜４７を約５００ｎｍの厚さに設け
る。ＳｉＯ₂ 膜４４の上にホトレジストのマスク４８を
設け，ＳｉＯ₂ 膜４７の上にホトレジストのマスク４９
を設ける。そして、空洞部３８（図５参照）を形成する
領域のマスク４９に窓をあける。

【００６１】図６（ｃ），図７（ｃ）に示すように、エ
ンチングしてＳｉＯ₂ 膜４７を選択除去した後に、マス
ク４９を除去する。次に、ＳｉＯ₂ 膜４７をマスクとし
てＳｉ₃ Ｎ₄ 膜４６を選択エンチングする。次に、Ｓｉ
₃ Ｎ₄ 膜４６をマスクとしてＳｉＯ₂ 膜４５，４７を選
択エンチングする。マスク４８を除去し、シリコン基板
３１の下面に新しくホトレジストのマスク５０を設け、
空洞部３８を形成する領域のマスク５０に窓をあけ、Ｓ
ｉＯ₂ 膜４４を選択除去する。しかる後、マスク５０を
除去する。

【００６２】図６（ｄ），図７（ｄ）に示すように、シ
リコン基板３１の上面にホトレジストのマスク５１を設
け、参照温度検出素子３２、加熱素子３３、複数の温度
検出素子３４，３５，３６，３７を形成する領域のマス
ク５１に窓をあける。上方からＴｉとＰｔとを順次被着
して厚さ約３０ｎｍのＴｉ膜と厚さ約２００ｎｍのＰｔ
膜の二重膜からなる薄膜抵抗膜５２を設ける。

【００６３】図６（ｅ），図７（ｅ）に示すように、マ
スク５１をその上のＴｉ−Ｐｔ膜５２と共に除去する。
残留した部分が図５の参照温度検出素子３２、加熱素子
３３、温度検出素子３４〜３７となる。表面にＳｉＯ₂
膜５３を形成し、その上にホトレジストのマスク５４を
設け、裏面のＳｉＯ₂ 膜４４の上にホトレジストのマス
ク５５を設ける。マスク５４の接続パッド形成予定領域
と空洞部３８形成予定領域に窓をあけ、マスク５５のＰ
⁺⁺型領域露出予定領域に窓をあける。

【００６４】図６（ｆ），図７（ｆ）に示すように、エ
ンチングして露出している部分のＳｉＯ₂ 膜５３を選択
除去してＴｉ−Ｐｔ膜５２のＰｔ膜表面を露出させ、接
続パッド５６を形成する。そして、ホトレジストのマス
ク５４，５５を除去する。

【００６５】図６（ｇ），図７（ｇ）に示すように、ヒ
ドラジンまたはＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド）でシリコン基板１を異方性エンチン
グしてＰ⁺⁺型領域４３とその周辺のＳｉＯ₂ 膜４５を露
出させる。これにより図５に示すフローセンサが製造さ
れる。

【００６６】図８は本発明の第３の実施例の正面図およ
び断面図である。

【００６７】第２の実施例と同様に、Ｎ型シリコン基板
６１の上面にＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ₃ Ｎ ₄ 膜を設け、その上
にＴｉ膜とＰｔ膜の二重膜から成る薄膜抵抗膜で参照温
度検出素子６２、加熱素子６３、複数の温度検出素子６
４，６５を間隔をおいて平行に形成する。複数の温度検
出素子を設けるのは、図３と図４で説明したように、流
速の測定可能範囲が加熱素子と温度検出素子との間の距
離ｘに依存するので、種々のｘの値の温度検出素子を作
り、流速の大きさに応じてどの温度検出素子を使用する
かを選択できるようにして測定可能範囲を広げるためで
ある。第３の実施例では温度検出素子６４，６５を二つ
しか設けていないが、第２の実施例と同様に四つあるい
はそれ以上設けてよいことは勿論である。

【００６８】素子６２〜６５の表面にＳｉＯ₂ 膜を被覆
すること、参照温度検出素子６２の測温抵抗体６２ａ、
加熱素子６３のマイクロヒータ部６３ａ、温度検出素子
６４，６５の測温抵抗体６４ａ，６５ａの下に均熱板と
してＰ⁺⁺型領域（図示せず）を設けることは第２の実施
例と同様である。次に、シリコン基板６１を選択エッチ
して素子６２〜６５の間に空洞部６８を形成すると同時
に測温抵抗体６２ａ〜６５ａの下のシリコン部分６１ｂ
を除去してＰ⁺⁺型領域の均熱板（図示せず）を露出させ
て各素子６２〜６５を熱絶縁する。素子６２〜６５は片
側がシリコン基板６１に支持された片持ち梁構造とな
る。この点が第２の実施例と異なる点である。片持ち梁
形式で支持される構造にすると、熱的絶縁分離がさらに
進み、熱容量がさらに小さくなり、感度がさらに向上す
る。次に、プラスチック・モールド成形によって流管６
９を形成する。プラスチック・モールド成形は、チップ
に切り離してから行うこともできるが、工数がかかる
し、素子を傷めることもあるので、センサ素子が複数個
配列して形成されたウェーハのときに流管をプラスチッ
ク・モールド成形しておき、それから個別のチップに切
り離すのが良い。流管６９は、その中心に測温抵抗体６
２ａ〜６５ａが位置するように、そして接続パッド６２
ｂ〜６５ｂが流管６９の外側に位置するように形成す
る。第３の実施例の製造方法は、第２の実施例とほぼ同
じである。

【００６９】図９は図８に示した実施例を用いた流体の
測定方法を説明するための斜視図である。ただし、簡単
化のため、説明に直接関係しない参照温度検出素子６２
と温度検出素子６５とは省略してある。

【００７０】温度検出素子６４の二つの接続パッド６４
ｂの間に、この温度検出素子６４の全抵抗と実質的に等
しい抵抗値を有する第１，第２，第３抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，
Ｒ₃を直列に接続する。温度検出素子６４と第１，第
２，第３抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃とはブリッジ回路を構成
している。第１抵抗Ｒ₁ と第２抵抗Ｒ₂ の両端に電源６
７を接続し、第２抵抗Ｒ₂ と第３抵抗Ｒ₃ の接続点と、
第１抵抗Ｒ₁ の他端と接続パッド６４ｂとの接続点にそ
れぞれ端子を取付け、この端子に現れる出力電圧をＶｏ
ｕｔとする。加熱素子６３の接続パッド６３ｂに加熱電
源６６を接続し、矩形波のパルス電流を所定周波数で印
加する。流体が流れていないときは、ブリッジ回路は平
衡が保たれ、出力電圧Ｖｏｕｔはゼロである。流体を矢
印の方向に流すと、加熱素子６３で加熱された流体が温
度検出素子６４に流れてくると温度検出素子６４の抵抗
値が変化して電圧Ｖｏｕｔが出力する。この電圧Ｖｏｕ
ｔを演算回路（図示せず）で演算して流速を求める。

【００７１】図１０は図９に示した実施例で計測した平
均流速と熱伝播時間との関係を示す相関図である。

【００７２】（４）式を変形すると、 １／Ｔ＝ｖ／ｘ …（５） が得られる。横軸に平均流速ｖをとり、縦軸に熱伝播時
間Ｔの逆数１／Ｔ（ｍｓ）をとると、（５）式は直線で
表される。ｘの値を１ｍｍ，１０．２ｍｍとして、実測
すると図１０に示す結果が得られた。実測値は直線上に
乗り、高精度で測定できることを示している。

【００７３】図１１は図９に示した実施例で測定した平
均流速の平方根と出力電圧との関係を示す相関図であ
る。

【００７４】横軸に平均流速ｖの平方根をとり、縦軸に
出力電圧Ｖｏｕｔをとり、熱伝播時間Ｔをパラメータに
して実測した。熱伝播時間Ｔは、２ｍｓ，５ｍｓ，１０
ｍｓ，２０ｍｓの４種類とした。図示するように、いず
れも実測値は直線上に乗り、高精度で測定できることを
示している。熱伝播時間と流速との関係は、流体の汚れ
によってセンサ表面が汚染され出力電圧が変動していな
いかどうかを判別するために使用される。図１１のよう
なデータは、最初に一度とっておくと、後は時々汚染チ
ェックのためにとり、最初にとったデータと比べて変化
がなければ良いのである。通常は、出力電圧と流速との
関係を計測する。

【００７５】図１２は本発明の第４の実施例の平面図お
よび断面図である。

【００７６】第２の実施例と同様に、Ｎ型シリコン基板
９１の上面にＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ₃ Ｎ ₄ 膜を設け、その上
にＴｉ膜とＰｔ膜の二重膜から成る薄膜抵抗膜で参照温
度検出素子９２、加熱素子９３、複数の温度検出素子９
４を間隔をおいて平行に形成する。素子９２〜９４の表
面にＳｉＯ₂ 膜を被覆すること、参照温度検出素子９２
の測温抵抗体９２ａ、加熱素子９３のマイクロヒータ部
９３ａ、温度検出素子９４の測温抵抗体９４ａの下に均
熱板としてＰ⁺⁺型領域９５を設けること、シリコン基板
９１を選択エッチして素子９２〜９４の間に空洞部９８
を形成すること、Ｐ⁺⁺型領域の均熱板９５を露出させて
各素子９２〜９４を熱絶縁することも第２の実施例と同
様である。素子９２〜９４は両側がシリコン基板９１に
支持された両持ち梁構造となる。

【００７７】次に、ガラス製の流管９６を取り付ける。
流管９６は、図１３に示すように、角柱形の上部流管部
材９７と下部流管部材９８の二つから成り、各々の内側
に凹部９７ａ，９８ａが設けられ、上部流管部材９７の
外壁には接続パッド９２ｂ〜９４ｂを露出させるための
切欠部９７ｂが形成されている。この二つの部材９７と
９８との間にシリコン基板９１を挟み、測温抵抗体９２
ａ〜９４ａが凹部９７ａ，９８ａの内側に位置し接続パ
ッド９２ｂ〜９４ｂが切欠部９７ｂから露出するように
位置合わせして陽極接合法で接合する。凹部９７ａ，９
８ａは、ガスが流れる通路となる。接続パッド９２ｂ〜
９４ｂに接続導体線９９を熱圧着法等で接続する。

【００７８】図１４は図１２に示す第４の実施例のフロ
ーセンサ素子を形成したシリコン・ウェーハの平面図お
よび断面図である。

【００７９】シリコン・ウェーハ１０１には複数個のフ
ローセンサ素子１０２が整列して形成されている。フロ
ーセンサ素子１０２は図１２に示す一組の参照温度検出
素子９２と加熱素子９３と複数の温度検出素子９４から
成る。製造方法は図２で説明した方法と同じである。

【００８０】図１５は図１２に示す第４の実施例の上部
流管部材を形成した上部ガラス板の平面図および断面図
である。

【００８１】上部ガラス板１１１の下面には凹部９７ａ
が複数個整列して形成されている。また、各フローセン
サ素子１０２に対応して切欠部９７ｂが貫通孔の形で形
成されている。凹部９７ａと切欠部９７ｂは、ホトレジ
ストを用いるエッチングおよび機械加工（超音波加工、
レーザ加工、ダイシング等）で形成される。

【００８２】図１６は図１２に示す第４の実施例の下部
流管部材を形成した下部ガラス板の平面図および断面図
である。

【００８３】下部ガラス板１２１の下面には凹部９８ａ
が複数個整列して形成されている。凹部９８ａは、ホト
レジストを用いるエッチングおよび機械加工（超音波加
工、レーザ加工、ダイシング等）で形成される。

【００８４】図１７は図１２に示す第４の実施例の製造
方法を説明するための平面図および断面図である。

【００８５】シリコン・ウェーハ１０１に上部ガラス板
１１１と下部ガラス板１２１を重ねて位置合わせして陽
極接合法により貼合わせる。陽極接合は、約４００℃の
温度に加熱して６００〜１０００Ｖの直流電圧を印加す
ることにより行われる。このように、上部ガラス板１１
１と下部ガラス板１２１でシリコン・ウェーハ１０１で
挟むと、ＳｉＯ₂ 膜、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜、その上の薄膜抵抗
膜の参照温度検出素子９２、加熱素子９３、複数の温度
検出素子９４がガラス板の凹部９７ａ，９８ａの間に保
持され、外部から保護される。

【００８６】次に、上部ガラス板１１１とシリコン・ウ
ェーハ１０１と下部ガラス板１２１を切断刃１３１で切
断して個別のフローセンサ素子１０２のチップに切り離
す。切断は、図１７に破線１３２，１３３で示すよう
に、縦横２方向に行う。ＳｉＯ ₂ 膜、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜、そ
の上の薄膜抵抗膜の参照温度検出素子９２、加熱素子９
３、複数の温度検出素子９４は上部ガラス板１１１と下
部ガラス板１２１の間に挟まれて保護された状態で切断
されるので、破損することがない。従って、高い歩留り
で熱伝播時間計測型フローセンサを製造することができ
る。なお、第４の実施例ではガラス板の凹部９７ａ，９
８ａの断面形状を矩形にしたが、各々半円形にしてもよ
いことは勿論である。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、シリ
コン基板にＳｉＯ₂ 膜とＳｉ₃ Ｎ₄ 膜の二重膜を設け、
その上に薄膜抵抗膜で参照温度検出素子、加熱素子、温
度検出素子を間隔をおいて設け、表面をＳｉＯ₂ 膜を被
覆し、これらの素子の測温抵抗体の下のシリコンを除去
した熱絶縁構造としたので、感度が良く、広範囲の流速
を計測でき、汚れに対する耐性が高い熱伝播時間計測型
フローセンサを得ることができる。

【００８８】また、シリコン基板に複数のフローセンサ
素子を形成しておき、上部および下部流管部材となる上
部ガラス板と下部ガラス板を貼り合わせてから個別のフ
ローセンサ・チップに切り離すようにしたので、フロー
センサ素子を破損することがなく、高い歩留りと少ない
工数で熱伝播時間計測型フローセンサを製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の平面図および断面図で
ある。

【図２】図１の実施例の製造方法を説明するための工程
順に示した断面図である。

【図３】図１に示した実施例を用いた流体の測定方法を
説明するための斜視図である。

【図４】図３に示した実施例で測定した平均流速と熱伝
播時間との関係を示す相関図である。

【図５】本発明の第２の実施例の正面図および断面図で
ある。

【図６】図５の実施例の製造方法を説明するための工程
順に示したＣ−Ｃ´線方向断面図である。

【図７】図５の実施例の製造方法を説明するための工程
順に示したＤ−Ｄ´方向線断面図である。

【図８】本発明の第３の実施例の正面図および断面図で
ある。

【図９】図８に示した実施例を用いた流体の測定方法を
説明するための斜視図である。

【図１０】図９に示した実施例で測定した平均流速と熱
伝播時間との関係を示す相関図である。

【図１１】図９に示した実施例で測定した平均流速の平
方根と出力電圧との関係を示す相関図である。

【図１２】本発明の第４の実施例の平面図および断面図
である。

【図１３】図１２に示すガラス製流管の分解斜視図であ
る。

【図１４】図１２に示す第４の実施例のフローセンサ素
子を形成したシリコン・ウェーハの平面図および断面図
である。

【図１５】図１２に示す第４の実施例の上部流管部材を
形成した上部ガラス板の平面図および断面図である。

【図１６】図１２に示す第４の実施例の下部流管部材を
形成した下部ガラス板の平面図および断面図である。

【図１７】図１２に示す第４の実施例の製造方法を説明
するための平面図および断面図である。

【図１８】従来の熱パルス・ワイヤ法を利用したフロー
センサの原理を説明するための断面図である。

【図１９】従来の熱移動型フローセンサの一例の一部切
り欠き斜視図である。

【図２０】従来のシリコンを用いたフローセンサの一例
の一部切り欠き斜視図である。

【符号の説明】 １ Ｎ型シリコン基板 ２ ＳｉＯ₂ 膜 ３ Ｐ⁺⁺型領域 ４ ＳｉＯ₂ 膜 ５ Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜 ６ 参照温度検出素子 ６ａ 測温抵抗体 ７ 加熱素子 ７ａ マイクロヒータ部 ８ 温度検出素子 ８ａ 測温抵抗体 ９ ＳｉＯ₂ 膜 １７ 接続パッド

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流れる流管内に設けられた一導電
   型シリコン基板と、このシリコン基板の上面に設けられ
   た絶縁膜と、この絶縁膜上に間隔をおいて平行に前記流
   体の上流側から下流側に向かって順に薄膜抵抗膜で形成
   された加熱素子および温度検出素子と、前記加熱素子の
   マイクロヒータ部の下の前記シリコン基板を裏面から選
   択エッチして前記絶縁膜を露出させる凹部とを備えた熱
   伝播時間計測型フローセンサにおいて、 前記加熱素子の上流側に参照温度検出素子が設けられ、
   前記参照温度検出素子、前記加熱素子および前記温度検
   出素子の表面が酸化シリコン膜で被覆され、前記参照温
   度検出素子の測温抵抗体と前記加熱素子のマイクロヒー
   タ部と前記温度検出素子の測温抵抗体の下にそれぞれ均
   熱板として反対導電型領域が設けられ、前記シリコン基
   板に前記反対導電型領域とその周辺の前記絶縁膜を露出
   させる凹部が設けられていることを特徴とする熱伝播時
   間計測型フローセンサ。
2. 【請求項２】 前記絶縁膜が酸化シリコン膜と窒化シリ
   コン膜の二重膜で構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の熱伝播時間計測型フローセンサ。
3. 【請求項３】 前記温度検出素子が少なくとも二つ間隔
   をおいて設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の熱伝播時間計測型フローセンサ。
4. 【請求項４】 前記薄膜抵抗膜がチタン膜と白金膜の二
   重膜で構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   熱伝播時間計測型フローセンサ。
5. 【請求項５】 前記参照温度検出素子と加熱素子と温度
   検出素子との間に空洞が形成され、前記参照温度検出素
   子と加熱素子と温度検出素子が前記シリコン基板に両持
   ち梁形式で支持されていることを特徴とする請求項１記
   載の熱伝播時間計測型フローセンサ。
6. 【請求項６】 前記参照温度検出素子と加熱素子と温度
   検出素子との間に空洞が形成され、前記参照温度検出素
   子と加熱素子と温度検出素子が前記シリコン基板に片持
   ち梁形式で支持されていることを特徴とする請求項１記
   載の熱伝播時間計測型フローセンサ。
7. 【請求項７】 前記参照温度検出素子の一端子と前記温
   度検出素子の一端子との間に直流電源が接続され、この
   電源に並列に前記温度検出素子の抵抗値に実質的に等し
   い抵抗値を有する第１抵抗と可変抵抗と前記参照温度検
   出素子の抵抗値より少し小さい抵抗値を有する第２抵抗
   とが直列接続されてブリッジ回路が構成され、前記第１
   抵抗と可変抵抗との接続点から第１出力端子が取り出さ
   れ、前記参照温度検出素子の他端子と前記温度検出素子
   の他端子とに共通に接続する第２出力端子が取り出さ
   れ、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に出力
   される電圧を測定信号源とする出力回路を備えたことを
   特徴とする請求項１記載の熱伝播時間計測型フローセン
   サ。
8. 【請求項８】 前記温度検出素子の二つの端子の間に直
   流電源が接続され、この電源に並列に前記温度検出素子
   の抵抗値と実質的に等しい抵抗値をそれぞれ有する第１
   抵抗と第２抵抗と第３抵抗とが直列接続されてブリッジ
   回路が構成され、前記第２抵抗と前記第３抵抗との接続
   点から第１出力端子が取り出され、前記第１抵抗と前記
   温度検出素子の一端子との接続点から第２出力端子が取
   り出され、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間
   に出力される電圧を測定信号源とする出力回路を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の熱伝播時間計測型フロ
   ーセンサ。
9. 【請求項９】 前記参照温度検出素子と加熱素子と温度
   検出素子が前記シリコン基板に両持ち梁形式で支持さ
   れ、この二つの支持部が流管の管壁に支持され、前記参
   照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子とが前記流管
   内に位置することを特徴とする請求項１または請求項５
   記載の熱伝播時間計測型フローセンサ。
10. 【請求項１０】 前記参照温度検出素子と加熱素子と温
    度検出素子が前記シリコン基板に片持ち梁形式で支持さ
    れ、この支持部が流管の管壁に支持され、前記参照温度
    検出素子と加熱素子と温度検出素子とが前記流管内に位
    置することを特徴とする請求項１または請求項６記載の
    熱伝播時間計測型フローセンサ。
11. 【請求項１１】 前記流管がプラスチックまたはガラス
    で作られていることを特徴とする請求項９または請求項
    １０載の熱伝播時間計測型フローセンサ。
12. 【請求項１２】 一導電型シリコン基板に反対導電型不
    純物を高濃度に拡散して反対導電型領域を選択的に形成
    する工程と、 前記シリコン基板の表面に第１のＳｉＯ₂ 膜を設け、そ
    の上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を設ける工程と、 前記Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜の上にホトレジストを被着しパターニ
    ングしてホトレジストのマスクを設け、ＴｉとＰｔを被
    着してＴｉとＰｔの二重膜から成る薄膜抵抗膜を形成す
    る工程と、 前記ホトレジストのマスクを溶解除去して前記ＴｉとＰ
    ｔの二重膜の参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素
    子を形成する工程と、 前記参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子を含む
    シリコン基板の両面に第２のＳｉＯ₂ 膜を形成し、その
    上にホトレジストのマスクを設け、前記参照温度検出素
    子と加熱素子と温度検出素子の接続パッド露出予定領域
    と前記反対導電型領域露出予定領域に窓をあけ、この窓
    部分の第２のＳｉＯ₂ 膜をエンチング除去する工程と、 前記シリコン基板を異方性エンチングして前記反対導電
    型領域とその周辺の前記第１のＳｉＯ₂ 膜を露出させる
    工程と、を備えていることを特徴とする熱伝播時間計測
    型フローセンサの製造方法。
13. 【請求項１３】 （Ａ）一導電型シリコン基板に反対導
    電型不純物を高濃度に拡散して反対導電型領域を選択的
    に形成する工程と、 前記シリコン基板の表面に第１のＳｉＯ₂ 膜を設け、そ
    の上にＳｉ₃ Ｎ₄ 膜を設ける工程と、 前記Ｓｉ₃ Ｎ₄ 膜の上にホトレジストを被着しパターニ
    ングしてホトレジストのマスクを設け、ＴｉとＰｔを被
    着してＴｉとＰｔの二重膜から成る薄膜抵抗膜を形成す
    る工程と、 前記ホトレジストのマスクを溶解除去して前記ＴｉとＰ
    ｔの二重膜の参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素
    子を形成する工程と、 前記参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子を含む
    シリコン基板の両面に第２のＳｉＯ₂ 膜を形成し、その
    上にホトレジストのマスクを設け、前記参照温度検出素
    子と加熱素子と温度検出素子の接続パッド露出予定領域
    と前記反対導電型領域露出予定領域に窓をあけ、この窓
    部分の第２のＳｉＯ₂ 膜をエンチング除去する工程と、 前記シリコン基板を異方性エンチングして前記反対導電
    型領域とその周辺の前記第１のＳｉＯ₂ 膜を露出させる
    工程ととを有し、一組の参照温度検出素子と加熱素子と
    温度検出素子を一個のフローセンサ素子とするフローセ
    ンサ素子を複数個配列して一枚のシリコン基板に形成す
    るフローセンサ素子搭載ウェーハの製造工程、 （Ｂ）ガラスまたはプラスチックの平板の一面に前記参
    照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子の上をガスが
    流れるように前記参照温度検出素子と加熱素子と温度検
    出素子に対応した位置に凹部を形成し、前記参照温度検
    出素子と加熱素子と温度検出素子の各々の接続パッドに
    対応した位置に開口部を形成する上部流管用平板の形成
    工程と、 ガラスまたはプラスチックの平板の一面に前記参照温度
    検出素子と加熱素子と温度検出素子の下をガスが流れる
    ように前記参照温度検出素子と加熱素子と温度検出素子
    に対応した位置に凹部を形成する下部流管用平板の形成
    工程と、とを有する流管用平板の製造工程、 （Ｃ）前記フローセンサ素子の上面と前記上部流管用平
    板の凹部とが向い合うように位置合わせして前記フロー
    センサ素子搭載ウェーハの上面に前記上部流管用平板を
    置き、前記フローセンサ素子の下面と前記下部流管用平
    板の凹部とが向い合うように位置合わせして前記フロー
    センサ素子搭載ウェーハの下面に前記下部流管用平板を
    置き、前記フローセンサ素子搭載ウェーハと上部流管用
    平板と下部流管用平板とを貼合わせる貼合わせ工程、 （Ｄ）前記貼合わせたフローセンサ素子搭載ウェーハと
    上部流管用平板と下部流管用平板を切断して個別の流管
    付きフローセンサに切り離す切断工程、を備えているこ
    とを特徴とする熱伝播時間計測型フローセンサの製造方
    法。
14. 【請求項１４】 前記凹部の断面が半円形または矩形で
    あることを特徴とする請求項１３記載の熱伝播時間計測
    型フローセンサの製造方法。