JPH09210748A - 熱型流量センサ - Google Patents
熱型流量センサInfo
- Publication number
- JPH09210748A JPH09210748A JP8013806A JP1380696A JPH09210748A JP H09210748 A JPH09210748 A JP H09210748A JP 8013806 A JP8013806 A JP 8013806A JP 1380696 A JP1380696 A JP 1380696A JP H09210748 A JPH09210748 A JP H09210748A
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- JP
- Japan
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- heating resistor
- silicon substrate
- resistor
- monocrystalline silicon
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高感度な測定が可能な熱型流量センサを提供
する。 【解決手段】 単結晶シリコン基板１の表面の中央部に
凸部３が形成され、表面全体に絶縁膜４が成膜されてい
る。そして、凸部３が形成されている単結晶シリコン基
板１の表面の中央部には、発熱抵抗体５が蛇行状に形成
され、発熱抵抗体５を挟んで対称な位置に温度依存抵抗
体６が形成されている。そして、発熱抵抗体５及び２つ
の温度依存抵抗体６の端末部には電極７が形成されてい
る。また、単結晶シリコン基板１の裏面の中央部には凹
部が形成されて薄肉部と厚肉部とが形成され、厚肉部に
は絶縁膜４が成膜されている。従って、発熱抵抗体５の
表面積を大きくとることができ、発熱抵抗体５から気流
への熱伝達効率を向上させることができ、また、発熱抵
抗体５が形成された部分の単結晶シリコン基板１を薄肉
化しているので、単結晶シリコン基板１の熱容量を小さ
くでき、発熱抵抗体５から単結晶シリコン基板１へ逃げ
る熱容量を少なくすることができる。
する。 【解決手段】 単結晶シリコン基板１の表面の中央部に
凸部３が形成され、表面全体に絶縁膜４が成膜されてい
る。そして、凸部３が形成されている単結晶シリコン基
板１の表面の中央部には、発熱抵抗体５が蛇行状に形成
され、発熱抵抗体５を挟んで対称な位置に温度依存抵抗
体６が形成されている。そして、発熱抵抗体５及び２つ
の温度依存抵抗体６の端末部には電極７が形成されてい
る。また、単結晶シリコン基板１の裏面の中央部には凹
部が形成されて薄肉部と厚肉部とが形成され、厚肉部に
は絶縁膜４が成膜されている。従って、発熱抵抗体５の
表面積を大きくとることができ、発熱抵抗体５から気流
への熱伝達効率を向上させることができ、また、発熱抵
抗体５が形成された部分の単結晶シリコン基板１を薄肉
化しているので、単結晶シリコン基板１の熱容量を小さ
くでき、発熱抵抗体５から単結晶シリコン基板１へ逃げ
る熱容量を少なくすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体の流速や流量
を計測するために使用する熱型流量センサに関するもの
である。
を計測するために使用する熱型流量センサに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来例に係る熱型流量センサの
上面から見た場合を示す略平面図であり、図５は、図４
におけるＸ’−Ｙ’面での略断面図である。従来の熱型
流量センサは、先ず、単結晶シリコン基板１の両面にシ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜等から成る絶縁膜４を成
膜し、単結晶シリコン基板１の表面の中央部に発熱抵抗
体５を薄膜形成し、発熱抵抗体５における流体の流れ方
向の上流側と下流側に、それぞれ温度依存抵抗体６を薄
膜形成し、発熱抵抗体５及び２つの温度依存抵抗体６の
端末部には電極７を形成する。
上面から見た場合を示す略平面図であり、図５は、図４
におけるＸ’−Ｙ’面での略断面図である。従来の熱型
流量センサは、先ず、単結晶シリコン基板１の両面にシ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜等から成る絶縁膜４を成
膜し、単結晶シリコン基板１の表面の中央部に発熱抵抗
体５を薄膜形成し、発熱抵抗体５における流体の流れ方
向の上流側と下流側に、それぞれ温度依存抵抗体６を薄
膜形成し、発熱抵抗体５及び２つの温度依存抵抗体６の
端末部には電極７を形成する。
【０００３】そして、単結晶シリコン基板１の裏面の絶
縁膜４をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
を行い、裏面側から水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等
のアルカリ系のエッチャントを用いて異方性エッチング
を行い、中央部に凹部を形成することにより中央部に薄
肉部を形成して製造される。
縁膜４をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
を行い、裏面側から水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等
のアルカリ系のエッチャントを用いて異方性エッチング
を行い、中央部に凹部を形成することにより中央部に薄
肉部を形成して製造される。
【０００４】以下において、熱的流量センサの動作につ
いて説明する。なお、ここでは説明の便宜上、図４にお
ける上側から下側に気流が流れるものとし、以下におい
て上側を上流側、下側を下流側とする。２つの温度依存
抵抗体６により発熱抵抗体５の上流側と下流側とにおけ
る気流の温度を測定し、２つの温度依存抵抗体６の温度
差が常に一定となるように発熱抵抗体５の発熱量を調整
する。
いて説明する。なお、ここでは説明の便宜上、図４にお
ける上側から下側に気流が流れるものとし、以下におい
て上側を上流側、下側を下流側とする。２つの温度依存
抵抗体６により発熱抵抗体５の上流側と下流側とにおけ
る気流の温度を測定し、２つの温度依存抵抗体６の温度
差が常に一定となるように発熱抵抗体５の発熱量を調整
する。
【０００５】この時に、発熱抵抗体５に印加する電圧
値、または、発熱抵抗体５に流れる電流値により気体の
流量を測定する。
値、または、発熱抵抗体５に流れる電流値により気体の
流量を測定する。
【０００６】また、上流側の温度依存抵抗体６は形成せ
ずに、下流側の温度依存抵抗体６のみを形成し、下流側
の温度依存抵抗体６の温度が常に一定となるように発熱
抵抗体５の発熱量を調整することにより、気体の流量の
測定を行うことも可能である。
ずに、下流側の温度依存抵抗体６のみを形成し、下流側
の温度依存抵抗体６の温度が常に一定となるように発熱
抵抗体５の発熱量を調整することにより、気体の流量の
測定を行うことも可能である。
【０００７】このような熱的流量センサにおいては、発
熱抵抗体５で発生する熱は、気流に伝わり気流を熱する
ために使用されるが、熱の一部は基板側に逃げて気流を
熱するためには使用されずに損失となる。従って、基板
側に逃げて損失となる熱量に比べて、気流を熱するため
に使用される熱量の割合が大きいほどセンサの感度は向
上する。
熱抵抗体５で発生する熱は、気流に伝わり気流を熱する
ために使用されるが、熱の一部は基板側に逃げて気流を
熱するためには使用されずに損失となる。従って、基板
側に逃げて損失となる熱量に比べて、気流を熱するため
に使用される熱量の割合が大きいほどセンサの感度は向
上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な構成の熱的流量センサにおいては、単結晶シリコン基
板１の表面が平坦な構造であるため、発熱抵抗体５の表
面積をあまり大きくとることができなかった。従って、
発熱抵抗体５から気流への熱伝達効率があまり良くな
く、センサの感度が小さいという問題があった。
な構成の熱的流量センサにおいては、単結晶シリコン基
板１の表面が平坦な構造であるため、発熱抵抗体５の表
面積をあまり大きくとることができなかった。従って、
発熱抵抗体５から気流への熱伝達効率があまり良くな
く、センサの感度が小さいという問題があった。
【０００９】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、高感度な測定が可能
な熱型流量センサを提供することにある。
であり、その目的とするところは、高感度な測定が可能
な熱型流量センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
半導体基板の一方の面上に発熱抵抗体と、該発熱抵抗体
を挟む位置に温度依存抵抗体と、前記発熱抵抗体及び温
度依存抵抗体の端末部に電極とを形成して成り、２つの
前記温度依存抵抗体の温度差が常に一定となるように前
記発熱抵抗体の発熱量を調整し、該発熱量に基づいて気
体の流量を測定する熱型流量センサにおいて、前記半導
体基板の、前記発熱抵抗体が形成された部分を凹凸加工
したことを特徴とするものである。
半導体基板の一方の面上に発熱抵抗体と、該発熱抵抗体
を挟む位置に温度依存抵抗体と、前記発熱抵抗体及び温
度依存抵抗体の端末部に電極とを形成して成り、２つの
前記温度依存抵抗体の温度差が常に一定となるように前
記発熱抵抗体の発熱量を調整し、該発熱量に基づいて気
体の流量を測定する熱型流量センサにおいて、前記半導
体基板の、前記発熱抵抗体が形成された部分を凹凸加工
したことを特徴とするものである。
【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱
型流量センサにおいて、前記半導体基板の前記発熱抵抗
体が形成された部分を、薄肉化したことを特徴とするも
のである。
型流量センサにおいて、前記半導体基板の前記発熱抵抗
体が形成された部分を、薄肉化したことを特徴とするも
のである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る熱的流量センサを示す模式図であり、（ａ）は上
面から見た場合を示す略平面図であり、（ｂ）は（ａ）
におけるＸ−Ｙ面の略断面図である。本実施形態に係る
熱的流量センサは、単結晶シリコン基板１の表面の中央
部に凸部３が形成され、表面全体に絶縁膜４が成膜され
ている。そして、凸部３が形成されている単結晶シリコ
ン基板１の表面の中央部には、発熱抵抗体５が蛇行状に
形成され、発熱抵抗体５を挟んで対称な位置に温度依存
抵抗体６が形成されている。そして、発熱抵抗体５及び
２つの温度依存抵抗体６の端末部には電極７が形成され
ており、リード線（図示せず）を介して回路部（図示せ
ず）と接続されるようになっている。なお、本実施形態
においては、発熱抵抗体５は凸部３上に形成されている
ので、発熱抵抗体５は凹凸形状となる。
て図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態
に係る熱的流量センサを示す模式図であり、（ａ）は上
面から見た場合を示す略平面図であり、（ｂ）は（ａ）
におけるＸ−Ｙ面の略断面図である。本実施形態に係る
熱的流量センサは、単結晶シリコン基板１の表面の中央
部に凸部３が形成され、表面全体に絶縁膜４が成膜され
ている。そして、凸部３が形成されている単結晶シリコ
ン基板１の表面の中央部には、発熱抵抗体５が蛇行状に
形成され、発熱抵抗体５を挟んで対称な位置に温度依存
抵抗体６が形成されている。そして、発熱抵抗体５及び
２つの温度依存抵抗体６の端末部には電極７が形成され
ており、リード線（図示せず）を介して回路部（図示せ
ず）と接続されるようになっている。なお、本実施形態
においては、発熱抵抗体５は凸部３上に形成されている
ので、発熱抵抗体５は凹凸形状となる。
【００１３】また、単結晶シリコン基板１の裏面の中央
部には凹部が形成されることにより単結晶シリコン基板
１には薄肉部と厚肉部とが形成され、厚肉部には絶縁膜
４が成膜されている。
部には凹部が形成されることにより単結晶シリコン基板
１には薄肉部と厚肉部とが形成され、厚肉部には絶縁膜
４が成膜されている。
【００１４】以下において、本実施形態に係る熱的流量
センサの製造方法について説明する。図２は、本実施形
態に係る熱的流量センサの製造工程を示す略断面図であ
る。先ず、単結晶シリコン基板１の両面にプラズマＣＶ
Ｄ法等によりシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁
膜２を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて表面の
絶縁膜２のみパターニングを行う（図２（ａ））。
センサの製造方法について説明する。図２は、本実施形
態に係る熱的流量センサの製造工程を示す略断面図であ
る。先ず、単結晶シリコン基板１の両面にプラズマＣＶ
Ｄ法等によりシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁
膜２を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いて表面の
絶縁膜２のみパターニングを行う（図２（ａ））。
【００１５】次に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等
のアルカリ系のエッチャントを用いて単結晶シリコン基
板１の表面の異方性エッチングを行い、中央部に凸部３
を形成する（図２（ｂ））。
のアルカリ系のエッチャントを用いて単結晶シリコン基
板１の表面の異方性エッチングを行い、中央部に凸部３
を形成する（図２（ｂ））。
【００１６】続いて、単結晶シリコン基板１の両面の絶
縁膜２を除去した後、プラズマＣＶＤ法等によりシリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜４を単結晶シリコ
ン基板１の両面に成膜する（図２（ｃ））。
縁膜２を除去した後、プラズマＣＶＤ法等によりシリコ
ン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜４を単結晶シリコ
ン基板１の両面に成膜する（図２（ｃ））。
【００１７】そして、単結晶シリコン基板１の表面の絶
縁膜４上の中央部に発熱抵抗体５を形成し、発熱抵抗体
５を挟んで対称となる位置に温度依存抵抗体６を形成
し、発熱抵抗体５及び温度依存抵抗体６の端末部に電極
７を形成する（図２（ｄ））。なお、本実施形態におい
ては、発熱抵抗体５，温度依存抵抗体６及び電極７はス
パッタリング法や真空蒸着法等を用いて形成され、発熱
抵抗体５及び温度依存抵抗体６の材料の一例としてはポ
リシリコンがあげられ、電極７の材料の一例としてはア
ルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）があげられる。
縁膜４上の中央部に発熱抵抗体５を形成し、発熱抵抗体
５を挟んで対称となる位置に温度依存抵抗体６を形成
し、発熱抵抗体５及び温度依存抵抗体６の端末部に電極
７を形成する（図２（ｄ））。なお、本実施形態におい
ては、発熱抵抗体５，温度依存抵抗体６及び電極７はス
パッタリング法や真空蒸着法等を用いて形成され、発熱
抵抗体５及び温度依存抵抗体６の材料の一例としてはポ
リシリコンがあげられ、電極７の材料の一例としてはア
ルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）があげられる。
【００１８】最後に、単結晶シリコン基板１の裏面の絶
縁膜４をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
を行い、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のアルカリ
系のエッチャントを用いて異方性エッチングを行い、中
央部に凹部を形成して単結晶シリコン基板１の発熱抵抗
体５が形成されている部分を薄肉化する。
縁膜４をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
を行い、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液等のアルカリ
系のエッチャントを用いて異方性エッチングを行い、中
央部に凹部を形成して単結晶シリコン基板１の発熱抵抗
体５が形成されている部分を薄肉化する。
【００１９】従って、本実施形態においては、発熱抵抗
体５を凸部３が形成された単結晶シリコン基板１の中央
部に形成しているので、発熱抵抗体５の表面積を大きく
なり、発熱抵抗体５から気流への熱伝達効率を向上させ
ることができる。また、発熱抵抗体５が形成された部分
の単結晶シリコン基板１を薄肉化しているので、単結晶
シリコン基板１の熱容量を小さくし、発熱抵抗体５から
単結晶シリコン基板１へ逃げる熱容量を少なくすること
とができる。
体５を凸部３が形成された単結晶シリコン基板１の中央
部に形成しているので、発熱抵抗体５の表面積を大きく
なり、発熱抵抗体５から気流への熱伝達効率を向上させ
ることができる。また、発熱抵抗体５が形成された部分
の単結晶シリコン基板１を薄肉化しているので、単結晶
シリコン基板１の熱容量を小さくし、発熱抵抗体５から
単結晶シリコン基板１へ逃げる熱容量を少なくすること
とができる。
【００２０】なお、本実施形態においては、単結晶シリ
コン基板１の中央部に凸部３を形成してその上に発熱抵
抗体５を形成することにより発熱抵抗体５の表面積を大
きくしたが、これに限定される必要はなく、例えば、図
３に示すように中央部に凹部８を形成してその上に発熱
抵抗体５を形成するようにしても良い。
コン基板１の中央部に凸部３を形成してその上に発熱抵
抗体５を形成することにより発熱抵抗体５の表面積を大
きくしたが、これに限定される必要はなく、例えば、図
３に示すように中央部に凹部８を形成してその上に発熱
抵抗体５を形成するようにしても良い。
【００２１】
【発明の効果】請求項１記載の発明は、半導体基板の一
方の面上に発熱抵抗体と、発熱抵抗体を挟む位置に温度
依存抵抗体と、発熱抵抗体及び温度依存抵抗体の端末部
に電極とを形成して成り、２つの前記温度依存抵抗体の
温度差が常に一定となるように発熱抵抗体の発熱量を調
整し、発熱量に基づいて気体の流量を測定する熱型流量
センサにおいて、半導体基板の、発熱抵抗体が形成され
た部分を凹凸加工したので、発熱抵抗体の表面積を大き
くすることができ、発熱抵抗体から気流への熱伝達効率
を向上させることができ、高感度な測定が可能な熱型流
量センサを提供することができた。
方の面上に発熱抵抗体と、発熱抵抗体を挟む位置に温度
依存抵抗体と、発熱抵抗体及び温度依存抵抗体の端末部
に電極とを形成して成り、２つの前記温度依存抵抗体の
温度差が常に一定となるように発熱抵抗体の発熱量を調
整し、発熱量に基づいて気体の流量を測定する熱型流量
センサにおいて、半導体基板の、発熱抵抗体が形成され
た部分を凹凸加工したので、発熱抵抗体の表面積を大き
くすることができ、発熱抵抗体から気流への熱伝達効率
を向上させることができ、高感度な測定が可能な熱型流
量センサを提供することができた。
【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の熱
型流量センサにおいて、半導体基板の発熱抵抗体が形成
された部分を薄肉化したので、半導体基板の熱容量を小
さくでき、半導体基板へ逃げる熱容量を少なくすること
とができる。
型流量センサにおいて、半導体基板の発熱抵抗体が形成
された部分を薄肉化したので、半導体基板の熱容量を小
さくでき、半導体基板へ逃げる熱容量を少なくすること
とができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る熱的流量センサを示
す模式図であり、（ａ）は上面から見た場合を示す略平
面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｙ面での略断
面図である。
す模式図であり、（ａ）は上面から見た場合を示す略平
面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｙ面での略断
面図である。
【図２】本実施形態に係る熱的流量センサの製造工程を
示す略断面図である。
示す略断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る熱的流量センサの
側面から見た場合を示す略断面図である。
側面から見た場合を示す略断面図である。
【図４】従来例に係る熱型流量センサの上面から見た場
合を示す略平面図である。
合を示す略平面図である。
【図５】上図におけるＸ’−Ｙ’面での略断面図であ
る。
る。
１ 単結晶シリコン基板 ２ 絶縁膜 ３ 凸部 ４ 絶縁膜 ５ 発熱抵抗体 ６ 温度依存抵抗体 ７ 電極 ８ 凹部
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板の一方の面上に発熱抵抗体
と、該発熱抵抗体を挟む位置に温度依存抵抗体と、前記
発熱抵抗体及び温度依存抵抗体の端末部に電極とを形成
して成り、２つの前記温度依存抵抗体の温度差が常に一
定となるように前記発熱抵抗体の発熱量を調整し、該発
熱量に基づいて気体の流量を測定する熱型流量センサに
おいて、前記半導体基板の、前記発熱抵抗体が形成され
た部分を凹凸加工したことを特徴とする熱型流量セン
サ。 - 【請求項２】 前記半導体基板の前記発熱抵抗体が形成
された部分を、薄肉化したことを特徴とする請求項１記
載の熱型流量センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013806A JPH09210748A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 熱型流量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8013806A JPH09210748A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 熱型流量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09210748A true JPH09210748A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11843521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8013806A Pending JPH09210748A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 熱型流量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09210748A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297802C (zh) * | 2004-02-12 | 2007-01-31 | 李韫言 | 一种全硅集成流量传感器及其制造方法 |
| DE19857549B4 (de) * | 1998-12-14 | 2009-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Sensor mit einer Membran und Verfahren zur Herstellung des Sensors mit einer Membran |
| CN101975870A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-02-16 | 东南大学 | 矩形硅膜二维风速风向传感器 |
| CN109900924A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-18 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 基于htcc工艺的热膜式风速传感单元、传感器及传感单元的制备方法 |
| WO2019242348A1 (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 东南大学 | 一种高灵敏硅二维风速计及其制作方法 |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP8013806A patent/JPH09210748A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19857549B4 (de) * | 1998-12-14 | 2009-12-24 | Robert Bosch Gmbh | Sensor mit einer Membran und Verfahren zur Herstellung des Sensors mit einer Membran |
| CN1297802C (zh) * | 2004-02-12 | 2007-01-31 | 李韫言 | 一种全硅集成流量传感器及其制造方法 |
| CN101975870A (zh) * | 2010-09-29 | 2011-02-16 | 东南大学 | 矩形硅膜二维风速风向传感器 |
| WO2019242348A1 (zh) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | 东南大学 | 一种高灵敏硅二维风速计及其制作方法 |
| CN109900924A (zh) * | 2019-03-26 | 2019-06-18 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 基于htcc工艺的热膜式风速传感单元、传感器及传感单元的制备方法 |
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