JPH10221143A - Micro heater - Google Patents

Micro heater

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Publication number
JPH10221143A
JPH10221143A JP9034446A JP3444697A JPH10221143A JP H10221143 A JPH10221143 A JP H10221143A JP 9034446 A JP9034446 A JP 9034446A JP 3444697 A JP3444697 A JP 3444697A JP H10221143 A JPH10221143 A JP H10221143A
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JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
heater wire
film
heater
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP9034446A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Higuchi
誠良 樋口
Tomonori Seki
知範 積
Masakazu Shiiki
正和 椎木
Kenichi Nakamura
健一 中村
Norihiro Konda
徳大 根田
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.)
Omron Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Omron Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Tokyo Gas Co Ltd, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro heater having high measurement accuracy, by restraining heat from scattering via an insulating film without lowering strength of a part where a heater wire is formed. SOLUTION: An insulating film 12 is provided at an upper face of a rectangular silicon substrate 10, on which a conductive film of a predetermined pattern is formed to constitute a heater wire 14. A basic structure of the micro heater is thus formed. Recessed parts 16a, 16b are formed at a predetermined position of the upper face of the insulating film 12 of the basic structure. Since the insulating film becomes thin at an area where the recessed parts are formed, the heat is hard to scatter and a current sent to the heater wire contributes to the generation of heat at the heater wire. The heat does not leak to the periphery through the insulating film. Accordingly, highly accurate measurements are enabled. Moreover, since the insulating film is present although it is thin, a peripheral part of the insulating film is totally connected to an inner peripheral face of an opening 10a, thereby restricting a decrease of strength in spite of the reduced thickness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、検知部の温度変化
を電気信号の変化として検出し、ガスや液体などの流
量,流速,湿度等の物理量を測定するために用いられる
マイクロヒータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro-heater which is used for detecting a temperature change of a detecting section as a change of an electric signal and measuring a physical quantity such as a flow rate, a flow velocity, a humidity, etc. of a gas or liquid. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は、従来のマイクロヒータの一例を
示している。同図に示すように、平面ロ字型の基板1の
上面に、絶縁膜2が接合されて一体化されている。基板
1の中央の開口1aに対向する絶縁膜2の部分が検知部
となる。すなわち、絶縁膜2の表面に所定パターンの多
結晶シリコン膜を成膜してヒータ線3を形成しており、
このヒータ線3が検知部となる。
2. Description of the Related Art FIG. 1 shows an example of a conventional micro heater. As shown in FIG. 1, an insulating film 2 is bonded and integrated on the upper surface of a substrate 1 having a flat rectangular shape. The portion of the insulating film 2 facing the opening 1a at the center of the substrate 1 serves as a detection unit. That is, the heater wire 3 is formed by forming a polycrystalline silicon film having a predetermined pattern on the surface of the insulating film 2.
The heater wire 3 serves as a detection unit.

【0003】このマイクロヒータは、ヒータ線3に通電
するとそのヒータ線3が発熱する。一方、センサ周辺に
流体の流れが存在すると、ヒータ線3に発生している熱
が奪われ、ヒータ線3の抵抗値が変化する。そして、ヒ
ータ線3の抵抗の温度係数は既知であるので、抵抗値の
変化から温度の変化を求めることができ、その温度変化
(奪われた熱量)から流速等を求めるようになってい
る。
In this micro heater, when the heater wire 3 is energized, the heater wire 3 generates heat. On the other hand, if a fluid flows around the sensor, the heat generated in the heater wire 3 is taken away, and the resistance value of the heater wire 3 changes. Since the temperature coefficient of the resistance of the heater wire 3 is known, the change in the temperature can be obtained from the change in the resistance value, and the flow velocity or the like is obtained from the change in the temperature (the amount of heat taken away).

【0004】なお、基板1の開口1aに対向する絶縁膜
2の部分は、同図(A)に示すように平坦面となってい
るものと、同図(B)に示すようにヒータ線3未形成領
域に貫通孔2aを形成したものがある。
A portion of the insulating film 2 facing the opening 1a of the substrate 1 has a flat surface as shown in FIG. 1A and a heater wire 3 as shown in FIG. There is one in which a through hole 2a is formed in an unformed region.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のマイクロヒータでは、以下に示す問題があっ
た。すなわち、同図(A)に示す構造のものでは、通電
してヒータ線3が発熱しても、絶縁膜2を伝わって熱拡
散が進んでしまい、周囲に流体の流れがなくても熱が奪
われることがある。すると、高精度な測定ができなくな
る。
However, the above-mentioned conventional micro heater has the following problems. That is, in the structure shown in FIG. 2A, even if the heater wire 3 generates heat when energized, the heat spreads along the insulating film 2 and proceeds even if there is no fluid flow around. May be robbed. Then, high-precision measurement cannot be performed.

【0006】一方、同図(B)に示す構造のものでは、
熱拡散の問題はないが、ヒータ線3が形成された絶縁膜
2の部分は、対向する2辺部分でのみで周囲と接続さ
れ、撓みやすく、強度が弱くなると言う問題がある。
On the other hand, in the structure shown in FIG.
Although there is no problem of heat diffusion, there is a problem that the portion of the insulating film 2 on which the heater wire 3 is formed is connected to the surroundings only at two opposing sides, is easily bent, and has a low strength.

【0007】また、いずれのタイプのものでも、ヒータ
線3を形成する絶縁膜2の表面は平坦面であり、係る平
坦面の上に多結晶シリコン薄膜をパターニングして形成
するため、ヒータ線3の部分が絶縁膜表面よりも突出
し、段差を生じる。すると、測定対象の流体に粉塵が含
まれていると、その粉塵が段差部分に付着し、感度の低
下を招く。
In any type, the surface of the insulating film 2 on which the heater wire 3 is formed is a flat surface, and a polycrystalline silicon thin film is formed on the flat surface by patterning. Part protrudes from the surface of the insulating film, and a step is generated. Then, if dust is contained in the fluid to be measured, the dust adheres to the step portion, which causes a decrease in sensitivity.

【0008】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、ヒータ線を形成した部分の強度を低下させることな
く、絶縁膜を介して熱拡散するのを抑制し、測定精度の
高いマイクロヒータを提供することにある。また、別の
目的は、粉塵等の異物がヒータ線周囲に付着することが
なく、高精度の測定感度が長期にわたって劣化すること
のないマイクロヒータを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to solve the above-described problems and to reduce the strength of a portion where a heater wire is formed without interposing an insulating film. And to provide a micro heater with high measurement accuracy. Another object of the present invention is to provide a micro-heater in which foreign matter such as dust does not adhere around the heater wire and high-precision measurement sensitivity does not deteriorate over a long period of time.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、基板上に絶縁膜を設けるととも
に、その絶縁膜にヒータ線を設けてなるマイクロヒータ
において、前記絶縁膜上のヒータ線未形成領域の所定位
置の膜厚を薄くなるように構成した(請求項1)。
In order to achieve the above object, the present invention provides a micro heater comprising an insulating film provided on a substrate and a heater wire provided on the insulating film. The film thickness at a predetermined position in the heater line non-formed area is configured to be thin.

【0010】膜厚を薄くするための構成としては、実施
の形態では、絶縁膜の表面,裏面の少なくとも一方の面
の所定領域を除去して凹部を形成することにより実現し
ている。なお、通常は絶縁膜の表面は保護膜が形成され
ているため、絶縁膜が部分的に無くてもその上に保護膜
が存在し、全体として貫通孔が形成されない場合には、
本発明の膜厚を薄くするという概念に含まれる。換言す
ると、保護膜が無い場合に絶縁膜の一部が上下に貫通す
るように除去されたり、保護膜があっても、その保護膜
の一部も上下に貫通するように除去され開口されている
場合(図1(B)のようになる)には、含まれない。
In the embodiment, a structure for reducing the film thickness is realized by removing a predetermined region on at least one of the front surface and the back surface of the insulating film to form a concave portion. In general, since the protective film is formed on the surface of the insulating film, even if the insulating film is partially omitted, the protective film exists on the surface, and when a through hole is not formed as a whole,
This is included in the concept of reducing the thickness of the present invention. In other words, when there is no protective film, a part of the insulating film is removed so as to penetrate vertically, or even if there is a protective film, a part of the protective film is also removed and opened so as to penetrate vertically. In the case where it is present (as shown in FIG. 1B), it is not included.

【0011】係る構成にすると、絶縁膜の部分的に薄く
なった部分で熱拡散が生じにくくなり、熱絶縁性が良好
となる。よってヒータ線に通電して発熱させた場合に、
その熱が拡散して逃げることが可及的に抑制され、ヒー
タ線の熱が奪われるのは周囲に存在する流体の状態に基
づくものとなり、高精度な測定ができる。
With this configuration, heat diffusion is less likely to occur in a part of the insulating film where the thickness is reduced, and the thermal insulation is improved. Therefore, when the heater wire is energized to generate heat,
The diffusion of the heat and the escape of the heat are suppressed as much as possible, and the loss of the heat of the heater wire is based on the state of the fluid present in the surroundings, so that highly accurate measurement can be performed.

【0012】また、部分的に膜厚が薄くなっても、上下
に貫通しておらずその全周囲が基板に接続されるため、
絶縁膜の一部に大きな応力が加わらないので、亀裂や破
損を生じない。
Further, even if the film thickness is partially reduced, it does not penetrate up and down and the entire periphery is connected to the substrate.
Since a large stress is not applied to a part of the insulating film, no crack or breakage occurs.

【0013】また、前記絶縁膜は、単一の材料を用いて
成膜して形成するようにしてもよく、また、複数の材料
を用いて積層形成してもよい。そして、そのように複数
層から構成する場合であってしかも複数の材料の熱伝導
率の異なる場合には、少なくとも熱伝導率の高い薄膜の
所定位置を除去することにより、前記膜厚の薄い部分を
形成するようにしてもよい(請求項2)。ここで実施の
形態では、熱伝導率の異なる材料として、窒化膜と酸化
膜を用いており、窒化膜の方が熱伝導率が高い。したが
って、窒化膜の方を除去することにより、同じ膜厚でも
熱拡散を効果的に抑制できる。
Further, the insulating film may be formed by forming a film using a single material, or may be formed by laminating a plurality of materials. If the thermal conductivity of the plurality of materials is different and the thermal conductivity of the plurality of materials is different, at least a predetermined position of the thin film having a high thermal conductivity is removed, so that the portion having the small thickness is formed. May be formed (claim 2). Here, in the embodiment, a nitride film and an oxide film are used as materials having different thermal conductivity, and the nitride film has higher thermal conductivity. Therefore, by removing the nitride film, thermal diffusion can be effectively suppressed even with the same film thickness.

【0014】上記した各構成を前提とし、さらに前記絶
縁膜の裏面側の所定位置を除去することにより、前記膜
厚の薄い部分を形成するようにし、かつ、前記絶縁膜の
表面側を平坦面にするとよい(請求項3)。表面が平坦
面となると、ヒータ線の周囲に段差がなく、たとえ測定
対象の流体中に粉塵などの異物があっても、係る異物が
ヒータ線の周囲に引っ掛かって溜ることがない。よっ
て、長期にわたって初期の状態を保持でき、感度が低下
することなく請求項1,2により実現された高感度状態
を維持できる。
On the premise of each of the above constitutions, a predetermined portion on the back side of the insulating film is removed to form a thin portion, and the front side of the insulating film is flat. (Claim 3). When the surface is flat, there is no step around the heater wire, and even if there is foreign matter such as dust in the fluid to be measured, such foreign matter will not be caught and accumulated around the heater wire. Therefore, the initial state can be maintained for a long time, and the high sensitivity state realized by the first and second aspects can be maintained without lowering the sensitivity.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図2は、本発明に係るマイクロヒ
ータの第1の実施の形態を示している。同図に示すよう
に、基本的な構成は従来と同様で、矩形状のシリコン基
板10の上面に絶縁膜(誘電体膜)12を設けている。
シリコン基板10は、平面略ロ字型からなり、中央は上
下に貫通する開口部10aとなる。同図(B)に示すよ
うに、絶縁膜12は、酸化膜12a,窒化膜12b,酸
化膜12cの順に積層した三層構造となっている。
FIG. 2 shows a first embodiment of a micro-heater according to the present invention. As shown in the figure, the basic configuration is the same as the conventional one, and an insulating film (dielectric film) 12 is provided on the upper surface of a rectangular silicon substrate 10.
The silicon substrate 10 has a substantially rectangular shape in plan view, and the center is an opening 10a penetrating vertically. As shown in FIG. 1B, the insulating film 12 has a three-layer structure in which an oxide film 12a, a nitride film 12b, and an oxide film 12c are stacked in this order.

【0016】そして、絶縁膜12(酸化膜12c)の上
面に所定パターン形状の導電体膜を形成する。この導電
体膜は、例えば多結晶シリコンを適宜折れ曲がった線状
にパターニングして形成し、これによりヒータ線14を
構成する。このヒータ線14の両端が、端子部14a,
14aとなり、この端子部14a,14a間に通電する
ことにより、ヒータ線14を発熱させる。そして、絶縁
膜12の上面側(ヒータ線14の形成側)に流れる流体
の流量を検出するようになっている。なお、本例では、
同図(B)に示すように、シリコン基板10の下面に
も、酸化膜15aを成膜し、さらにその表面に窒化膜1
5bを形成し、絶縁性及び長期保存性を高めている。な
お、上記した各構成は基本的に従来と同様であるので、
詳細な説明を省略する。
Then, a conductor film having a predetermined pattern is formed on the upper surface of the insulating film 12 (oxide film 12c). This conductor film is formed by patterning, for example, polycrystalline silicon into an appropriately bent linear shape, thereby forming the heater wire 14. Both ends of the heater wire 14 are connected to terminal portions 14a,
14a, the heater wire 14 is heated by energizing between the terminal portions 14a. Then, the flow rate of the fluid flowing on the upper surface side of the insulating film 12 (the side on which the heater wire 14 is formed) is detected. In this example,
As shown in FIG. 1B, an oxide film 15a is also formed on the lower surface of the silicon substrate 10, and a nitride film 1 is formed on the surface thereof.
5b is formed to enhance the insulating property and the long-term storage property. Since each of the above-described configurations is basically the same as the conventional configuration,
Detailed description is omitted.

【0017】ここで本発明では、絶縁膜12の上面所定
位置に凹部16a,16bを形成し、部分的に肉厚を薄
くしている。すなわち、シリコン基板10の開口部10
aに対向する絶縁膜12の部分(図中波線で示す領域の
内側)のうち、ヒータ線14の未形成領域に形成してい
る。より具体的には、図中矢印で示す方向に流体の流れ
がある場合に、ヒータ線14を挟んで下流側に凹部16
aを設けるとともに、上流側に凹部16bを設けてい
る。
Here, in the present invention, the concave portions 16a and 16b are formed at predetermined positions on the upper surface of the insulating film 12, and the thickness is partially reduced. That is, the opening 10 of the silicon substrate 10
In the portion of the insulating film 12 opposing a (inside the region indicated by the dashed line in the figure), it is formed in the region where the heater wire 14 is not formed. More specifically, when the fluid flows in the direction indicated by the arrow in the figure, the recess 16
a, and a concave portion 16b is provided on the upstream side.

【0018】そして、この凹部16a,16bは、絶縁
膜12を構成する最上層の酸化膜12cの所定領域を除
去することにより形成している。これにより、その凹部
16a,16bの底面には、中間の窒化膜12bが露出
するようになっている。本例では、各層を構成する材質
が異なることから、選択エッチングにより簡単に行うこ
とができ、凹部16a,16bの深さを精度よく制御で
きる。しかも、片面側からのエッチングであるため、処
理工程数も少なくてすむ。
The recesses 16a and 16b are formed by removing a predetermined region of the uppermost oxide film 12c constituting the insulating film 12. Thus, the intermediate nitride film 12b is exposed on the bottom surfaces of the concave portions 16a and 16b. In the present example, since the material constituting each layer is different, it can be easily performed by selective etching, and the depth of the concave portions 16a and 16b can be controlled with high accuracy. Moreover, since the etching is performed from one side, the number of processing steps can be reduced.

【0019】なお、本例では、ヒータ線14及び絶縁膜
12の表面を覆うようにして、保護膜18が形成されて
いる。そして、この保護膜18としては、例えば酸化膜
を成膜することにより形成できるが、形成材料はこれに
限ることはない。また、各膜の厚さ寸法としては、例え
ば絶縁膜12の膜厚が1μm程度で、ヒータ線14の膜
厚が0.8μm程度で、保護膜18の膜厚が0.2μm
程度とすることができる。
In this embodiment, the protective film 18 is formed so as to cover the surfaces of the heater wire 14 and the insulating film 12. The protective film 18 can be formed, for example, by forming an oxide film, but the material to be formed is not limited to this. The thickness of each film is, for example, the thickness of the insulating film 12 is about 1 μm, the thickness of the heater wire 14 is about 0.8 μm, and the thickness of the protection film 18 is 0.2 μm.
Degree.

【0020】係る構成にすることにより、凹部16a,
16bを設けた領域では、絶縁膜12の膜厚が薄いた
め、熱拡散しにくくなる。その結果、両端子部14a,
14a間に通電した電流は、そのままヒータ線14の発
熱に寄与し、絶縁膜12を介して周囲に逃げることがな
く、高精度な測定が可能となる。
With such a configuration, the concave portions 16a,
In the region where 16b is provided, the thickness of the insulating film 12 is small, so that heat diffusion is difficult. As a result, both terminal portions 14a,
The current passed between 14a directly contributes to the heat generation of the heater wire 14, does not escape to the surroundings via the insulating film 12, and enables highly accurate measurement.

【0021】さらに、肉厚が薄いものの絶縁膜12は存
在しているので、ヒータ線14が形成された絶縁膜12
の周囲部分は、すべて開口部10aの内周面に接続され
ることになり、仮にその絶縁膜12に圧力が加わって撓
もうとした場合でも、その開口部10aの内周面の全周
に均等に応力が加わるため、絶縁膜12に亀裂その他の
損傷を生じることがない。また、酸化膜と窒化膜を比べ
た場合、窒化膜の方が強度が高い。したがって、肉厚を
薄くした割りには、強度の低下を抑えることができる。
Further, since the insulating film 12 having a small thickness exists, the insulating film 12 on which the heater wires 14 are formed is formed.
Are connected to the inner peripheral surface of the opening 10a, and even if the insulating film 12 is to be bent by applying pressure, the entire periphery of the inner peripheral surface of the opening 10a is Since the stress is evenly applied, cracks and other damages do not occur in the insulating film 12. Also, when comparing the oxide film and the nitride film, the nitride film has higher strength. Therefore, even if the thickness is reduced, a decrease in strength can be suppressed.

【0022】ここで簡単に製造プロセスを説明すると、
図3(A)に示すように、化学気相堆積法処理により平
板状のシリコン基板10の上面全面に、酸化膜12a,
窒化膜12b,酸化膜12cを順次積層形成し、さらに
その酸化膜12cの上面所定位置に多結晶シリコン薄膜
14′を形成する。また、シリコン基板10の下面の周
囲(最終的に残す枠体部分)にも、同様にして酸化膜1
5a,窒化膜15bを形成する。
Here, the manufacturing process will be briefly described.
As shown in FIG. 3A, an oxide film 12a and an oxide film 12a are formed on the entire upper surface of the flat silicon substrate 10 by chemical vapor deposition.
A nitride film 12b and an oxide film 12c are sequentially laminated, and a polycrystalline silicon thin film 14 'is formed at a predetermined position on the upper surface of the oxide film 12c. Similarly, the oxide film 1 is also formed around the lower surface of the silicon substrate 10 (the frame portion to be finally left).
5a and a nitride film 15b are formed.

【0023】次に多結晶シリコン薄膜14′に対してエ
ッチングして所定のパターンに形成することにより、ヒ
ータ線14及び端子部14a(図示せず)を形成する。
その後、化学気相堆積法処理により上面全面を酸化膜で
被覆して保護膜18を形成する。さらに、保護膜18の
うち、端子部14aに対向する部位をエッチングで除去
して当該端子部14aを露出させ、その後露出した部分
に金属を蒸着,スパッタなどにて成膜する。これにより
同図(B)に示すような中間品が形成される。そして、
ここまでの工程は、従来のものと同様である。
Next, the heater wire 14 and the terminal portion 14a (not shown) are formed by etching the polycrystalline silicon thin film 14 'to form a predetermined pattern.
Thereafter, a protective film 18 is formed by covering the entire upper surface with an oxide film by a chemical vapor deposition method. Further, a portion of the protective film 18 facing the terminal portion 14a is removed by etching to expose the terminal portion 14a, and then a metal is deposited on the exposed portion by vapor deposition, sputtering, or the like. As a result, an intermediate product as shown in FIG. And
The steps up to this point are the same as the conventional one.

【0024】そして、その後に、シリコン基板10をK
OH等を用いたディープエッチングを行う。すると、シ
リコン基板10の上面は保護膜18で覆われるととも
に、下面の周囲も酸化膜15a,窒化膜15bで覆われ
ているので、それら各膜で覆われていないシリコン基板
10の下面中央部が除去され、開口部10aが形成され
る。その後、パターンニングしたマスクで所定位置を覆
うとともに、選択エッチングして、露出した酸化膜14
を除去する。これにより図2(B)に示すように絶縁膜
12の上面のみに凹部16a.16bを有するものが形
成される。
After that, the silicon substrate 10 is
Deep etching using OH or the like is performed. Then, the upper surface of the silicon substrate 10 is covered with the protective film 18 and the periphery of the lower surface is also covered with the oxide film 15a and the nitride film 15b. The opening 10a is removed. Thereafter, a predetermined position is covered with a patterned mask and selectively etched to expose the exposed oxide film 14.
Is removed. As a result, as shown in FIG. 2B, the recesses 16a. 16b is formed.

【0025】なお、凹部を形成する位置としては、図示
したようにヒータ線14の上流側と下流側の両方に設け
る必要はなく、上流側の凹部16aのみにしたり、下流
側の凹部16bのみにしても良い。さらには図4に示す
ように、端子部14aの設置位置と反対側のヒータ線1
4の先端側未形成領域にも凹部16cを形成し、図2に
示す上流側と下流側に設けた2つの凹部16a,16b
を連結し、全体として平面略コ字状の凹部としてもよ
い。
It is not necessary to provide the recesses on both the upstream side and the downstream side of the heater wire 14 as shown in the figure, but only on the upstream side recess 16a or only on the downstream side recess 16b. May be. Further, as shown in FIG. 4, the heater wire 1 on the opposite side to the installation position of the terminal portion 14a is provided.
4, a recess 16c is also formed in the unformed region on the tip side, and two recesses 16a and 16b provided on the upstream side and the downstream side shown in FIG.
May be connected to form a generally U-shaped concave portion as a whole.

【0026】さらには、凹部16を形成する面は、上記
した例では絶縁膜12の上側としたが、本発明はこれに
限ることはなく、図5に示すように、絶縁膜12の上下
両側、すなわち、両酸化膜12a,12cをそれぞれ選
択エッチングして除去するようにしてもよい。また、下
面側のみを除去するようにしてもよい。
Further, the surface on which the concave portion 16 is formed is located above the insulating film 12 in the above-described example. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. That is, the oxide films 12a and 12c may be selectively etched and removed. Alternatively, only the lower surface side may be removed.

【0027】さらには、図6(A)に示すように、ヒー
タ線14の周囲の未形成領域に、小さな凹部16dを複
数個設けるようにしても良い。この構成では、隣接する
凹部16d間に凹部がなく膜厚が薄くならない領域Rが
存在するため、係る領域Rの部分で絶縁膜12の強度が
保てる。従って、凹部16dは、同図(B)に示すよう
に、窒化膜12bの部分まで除去することができる。係
る構成にすると、熱伝導率の高い窒化膜がなくなるの
で、熱拡散するのをより抑制でき熱絶縁性が向上する。
もちろん、上記した各実施の形態のように、上側または
下側の少なくとも一方の酸化膜を除去するようにしても
良い。
Further, as shown in FIG. 6A, a plurality of small concave portions 16d may be provided in an unformed area around the heater wire 14. In this configuration, since there is a region R between the adjacent concave portions 16d where there is no concave portion and the film thickness is not reduced, the strength of the insulating film 12 can be maintained in the region R. Therefore, the recess 16d can be removed up to the nitride film 12b as shown in FIG. With such a configuration, since a nitride film having a high thermal conductivity is eliminated, thermal diffusion can be further suppressed, and thermal insulation properties can be improved.
Of course, as in each of the above embodiments, at least one of the upper and lower oxide films may be removed.

【0028】また、図6の例では、ヒータ線14の周囲
の4方すべてに凹部16dを形成したが、このように小
さい凹部16dを形成するタイプのものでも、図4に示
したように、ヒータ線14の3方に形成したり、図2に
示したように、上流側と下流側に形成したり、さらに
は、上流側と下流側の一方に形成するようにしてもよ
く、その形成位置は任意である。そして、上流側や下流
側に形成する場合でも凹部16dの設置個数や間隔は図
6に示すものに限られず適宜変更可能なのはもちろんで
ある。
Further, in the example of FIG. 6, the recesses 16d are formed on all four sides around the heater wire 14. However, the type in which such a small recess 16d is formed, as shown in FIG. The heater wire 14 may be formed on three sides, as shown in FIG. 2, on the upstream side and the downstream side, or may be formed on one of the upstream side and the downstream side. The position is arbitrary. In addition, even when the recesses 16d are formed on the upstream side or the downstream side, the number and intervals of the recesses 16d are not limited to those shown in FIG.

【0029】そして、上記のように凹部の形成位置等は
種々変更実施可能であるが、いずれの場合でも凹部の形
成領域・面積・深さを大きくする方が熱拡散が抑制で
き、また、凹部の寸法形状等が同じであってもヒータ線
14に対する相対的な形成位置がヒータ線14に近い方
がよい。
As described above, the formation position and the like of the concave portion can be variously changed. In any case, the larger the region, area and depth of the concave portion can suppress the heat diffusion, and It is better that the relative formation position with respect to the heater wire 14 is closer to the heater wire 14 even if the size and shape of the heater wire 14 are the same.

【0030】図7は、本発明の第2の実施の形態を示し
ている。本実施の形態では、上記した絶縁膜12の所定
位置に凹部を形成し、肉厚を薄くし、熱絶縁性の向上を
図るようにした主要部を共通とし、さらに、ヒータ線1
4側表面の段差をなくすようにしている。
FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, a concave portion is formed at a predetermined position of the above-mentioned insulating film 12, the thickness is reduced, and a main portion for improving thermal insulation is used in common.
The step on the four side surface is eliminated.

【0031】すなわち、製造プロセスを追いながら具体
的な構造を説明すると、三層構造の絶縁膜12を製造
後、多結晶シリコン膜を成膜する前に、最上層の酸化膜
12cに対してエッチングを行い、多結晶シリコン薄膜
(ヒータ線,端子部)の形成領域に予め凹所を形成し、
その凹所内に多結晶シリコン薄膜を堆積する。これによ
り、図7(A)に示すように、ヒータ線14と酸化膜1
2cの表面が面一の平坦面となる。よって、その後に、
上面に保護膜18を形成してもやはりその表面は平坦面
となる。なお、図2,図3と対応する部材については同
一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
More specifically, the specific structure will be described while following the manufacturing process. After manufacturing the insulating film 12 having a three-layer structure, before forming the polycrystalline silicon film, the uppermost oxide film 12c is etched. To form a recess in advance in the formation region of the polycrystalline silicon thin film (heater wire, terminal portion)
A polycrystalline silicon thin film is deposited in the recess. As a result, as shown in FIG.
The surface of 2c is a flat surface. So after that,
Even if the protective film 18 is formed on the upper surface, the surface is still flat. Members corresponding to those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0032】そして、上記した図3(B)と同様に、シ
リコン基板10の下面をエッチングして除去することに
より、開口部10aを形成し、さらに、その開口部10
aを介して露出する下側の酸化膜12aおよび窒化膜1
2bの所定位置をエッチングすることにより、凹部16
を形成する。係る構成にすると、ヒータ線14及びその
周囲に段差がなく、流体とともに流れてくる塵埃等が付
着することがなく、長期にわたって感度が低下しない。
Then, similarly to FIG. 3B, the lower surface of the silicon substrate 10 is removed by etching to form an opening 10a.
oxide film 12a and nitride film 1 exposed through
By etching a predetermined position of 2b, the concave portion 16 is formed.
To form With such a configuration, there is no step between the heater wire 14 and the periphery thereof, dust or the like flowing with the fluid does not adhere, and the sensitivity does not decrease for a long time.

【0033】なお、図示の例では、窒化膜12bまでエ
ッチングで除去しているが、凹部16の形成領域の上方
には、酸化膜12cと保護膜18が存在しているので、
強度が保てる。さらに、凹部16の形成パターンとして
は、上記した各実施の形態のように各種の態様を採るこ
とができる。
Although the nitride film 12b is removed by etching in the illustrated example, the oxide film 12c and the protective film 18 exist above the region where the concave portion 16 is formed.
Can maintain strength. Further, as a formation pattern of the concave portion 16, various modes can be adopted as in the above-described embodiments.

【0034】図8は、図7と同様に表面を平坦化するタ
イプの変形例である。本例では、保護膜20とし、ポリ
イミド樹脂を用いている。すなわち、上記した図3
(A)と同様にシリコン基板10の上に酸化膜12a,
窒化膜12b,酸化膜12cの順に積層し、その上に多
結晶シリコン薄膜をパターニングして設けることによ
り、ヒータ線14を形成する。そして、通常であれば、
その上に再度酸化膜を堆積するところ、図8(A)に示
すように、ポリイミド樹脂20′を成膜する。ポリイミ
ド樹脂の場合には、適度な厚さに塗布することにより、
ヒータ線14の厚さに基づく段差を吸収し、その表面を
なだらかにし、すべての表面位置がヒータ線14よりも
高くなる。
FIG. 8 shows a modification of the type in which the surface is flattened similarly to FIG. In this example, a polyimide resin is used for the protective film 20. That is, FIG.
As in (A), an oxide film 12 a is formed on a silicon substrate 10.
The heater wire 14 is formed by laminating a nitride film 12b and an oxide film 12c in this order, and patterning and providing a polycrystalline silicon thin film thereon. And usually,
When an oxide film is deposited thereon again, a polyimide resin 20 'is formed as shown in FIG. In the case of polyimide resin, by applying an appropriate thickness,
The step based on the thickness of the heater wire 14 is absorbed and its surface is made smoother, so that all surface positions are higher than the heater wire 14.

【0035】次に、ポリイミド樹脂20′を硬化させた
後、表面をアッシングして平坦化する。この時、ヒート
線14の上面には、保護膜として非常に薄いポリイミド
樹脂が残るようにする。その後、シリコン基板10の底
面側より適宜エッチングして、同図(B)に示すよう
に、開口部10aおよび凹部16を形成する。このよう
にポリイミド樹脂で保護膜20を形成することにより、
平坦化が容易に行えるとともに、精度良く形成できる。
Next, after the polyimide resin 20 'is cured, the surface is ashed and flattened. At this time, a very thin polyimide resin is left on the upper surface of the heat wire 14 as a protective film. Thereafter, etching is appropriately performed from the bottom side of the silicon substrate 10 to form an opening 10a and a recess 16 as shown in FIG. By forming the protective film 20 with the polyimide resin in this manner,
Flattening can be easily performed, and it can be formed with high accuracy.

【0036】なお、図示の例は、下面に形成する凹部1
6は、酸化膜12a,窒化膜12bならびに酸化膜12
cのすべてをエッチングして所定領域を除去することに
より形成したため、より熱絶縁性が良好になる。もちろ
ん、このように3つの層すべてを除去するのではなく、
2または1層のみを除去しても良い。
In the illustrated example, the concave portion 1 formed on the lower surface is shown.
6 denotes an oxide film 12a, a nitride film 12b and an oxide film 12b.
Since all of c is formed by etching to remove a predetermined region, the thermal insulating property is further improved. Of course, instead of removing all three layers like this,
Only two or one layer may be removed.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のように、本発明に係るマイクロヒ
ータでは、ヒータ線未形成の絶縁膜の一部の膜厚を薄く
したため、ヒータ線を形成した部分の強度を低下させる
ことなく、しかも絶縁膜を介して熱拡散するのを抑制す
ることが出来る。その結果、測定精度の高いマイクロヒ
ータを構成できる。
As described above, in the micro heater according to the present invention, since the thickness of a part of the insulating film on which no heater wire is formed is reduced, the strength of the portion where the heater wire is formed is not reduced, and Thermal diffusion via the insulating film can be suppressed. As a result, a micro heater with high measurement accuracy can be configured.

【0038】また、請求項3のように構成した場合に
は、ヒータ線の周囲に段差がなく、たとえ粉塵等の異物
が流れてきてもそれがヒータ線の周囲に付着することが
なく、高精度の測定感度の状態が長期にわたって劣化す
ることがない。
Further, in the case of the structure as described in claim 3, there is no step around the heater wire, and even if foreign matter such as dust flows, it does not adhere to the periphery of the heater wire. The state of precision measurement sensitivity does not deteriorate over a long period of time.

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

【図1】従来例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional example.

【図2】本発明に係るマイクロヒータの第1の実施の形
態を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a micro heater according to the present invention.

【図3】その製造プロセスの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the manufacturing process.

【図4】変形例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a modification.

【図5】さらに他の変形例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing still another modified example.

【図6】さらに別の変形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing still another modified example.

【図7】本発明に係るマイクロヒータの第2の実施の形
態を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the micro heater according to the present invention.

【図8】その変形例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a modified example thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 12 絶縁膜 14 ヒータ線 16,16a,16b,16c,16d 凹部(膜厚を
薄くする部分)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 12 Insulating film 14 Heater wire 16, 16a, 16b, 16c, 16d Concave part (portion where film thickness is reduced)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎木 正和 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 中村 健一 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 根田 徳大 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦斯 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masakazu Shiiki Omron Co., Ltd. (10) Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi (72) Inventor Kenichi Nakamura 1-5-20 Kaigan, Minato-ku, Tokyo Tokyo Gas (72) Inventor Tokudai Neda 1-5-20 Kaigan, Minato-ku, Tokyo Tokyo Gas Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に絶縁膜を設けるとともに、その
絶縁膜にヒータ線を設けてなるマイクロヒータにおい
て、 前記絶縁膜上のヒータ線未形成領域の所定位置の膜厚を
薄くしたことを特徴とするマイクロヒータ。
1. A micro-heater comprising an insulating film provided on a substrate and a heater wire provided on the insulating film, wherein a film thickness at a predetermined position in a region where no heater wire is formed on the insulating film is reduced. Micro heater.
【請求項2】 前記絶縁膜は、熱伝導率の異なる種類の
薄膜を積層形成して構成され、 少なくとも熱伝導率の高い薄膜の所定位置を除去するこ
とにより、前記膜厚の薄い部分を形成するようにしたこ
とを特徴とする請求項1に記載のマイクロヒータ。
2. The insulating film is formed by laminating thin films of different types having different thermal conductivities, and forming the thin portion by removing at least a predetermined position of the thin film having a high thermal conductivity. The micro heater according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記絶縁膜の裏面側の所定位置を除去す
ることにより、前記膜厚の薄い部分を形成するように
し、 かつ、前記絶縁膜の表面側を平坦面としたことを特徴と
する請求項1または2に記載のマイクロヒータ。
3. The method according to claim 1, wherein a predetermined portion on the back side of the insulating film is removed to form a thin portion, and the front side of the insulating film is flat. The micro heater according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007286007A (en) * 2006-04-20 2007-11-01 Denso Corp Method of producing thermal type flow sensor
JP2008233091A (en) * 2008-03-28 2008-10-02 Denso Corp Manufacturing method of semiconductor sensor
JP2017508976A (en) * 2014-03-25 2017-03-30 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッドMks Instruments,Incorporated Micro Pirani vacuum gauge

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