JPH11271121A - フローセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブリッジ型のマイクロヒータを設ける構成の
フローセンサで、基板への熱の損失を低減できるように
する。 【解決手段】 フローセンサ１１のセンサチップ１２
は、シリコン基板１４の中央部に裏面まで貫通する空洞
部１５が形成される。空洞部１５を架橋するように薄膜
構造のマイクロヒータ１６および温度センサ１７が形成
される。支持基板１３には空洞部１５に対応する位置に
凹部２１が形成される。センサチップ１２を支持基板１
３に接着すると、マイクロヒータ１６から支持基板１３
までの距離Ｔｈはシリコン基板１４の厚さと凹部２１の
深さとの和の距離になる。距離Ｔｈを長く設定でき、マ
イクロヒータ１６から基板への熱の損失が低減できるた
め、検出感度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ基板に形成
された空洞部を架橋するように設けられた薄膜発熱部を
備え、この薄膜発熱部を発熱させた状態で近傍を流通す
る流体により奪われる熱量を検出してその流体の流量を
検出するようにしたフローセンサおよびその製造方法に
関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来より、流体の流量
を検出するフローセンサとしては、センサ基板に極めて
熱容量の小さい薄膜構造を有する発熱体と温度センサと
を設けた構成とし、温度センサ部分から発熱体にかけて
流通する流体が発熱体から奪う熱量に基づいてその流体
の流量を検出するようにした構成のものがある。

【０００３】図８および図９はこのようなフローセンサ
１の一例を示している。センサ基板としてのシリコン基
板２の中央部には、エッチングにより所定深さまで凹部
を形成して空洞部３が設けられており、この空洞部３の
縁部間を架橋するように薄膜により形成したマイクロヒ
ータ４および温度センサ部５が設けられている。

【０００４】これらマイクロヒータ４および温度センサ
５は、基本的には同じ膜構造を採用しており、金属膜な
どを蒸着してパターニングして形成したヒータパターン
層６を下部薄膜７および上部薄膜８で挟んで保持した状
態に構成したものである。このヒータパターン層６は、
空洞部３に架橋している膜構造内を複数回往復するよう
に細いパターンとして形成されており、その両端部がシ
リコン基板２の端部に導出され電極パッド６ａとして形
成されている。

【０００５】このような構成とすることで、例えば、図
中白抜き矢印Ｆで示す方向から、空気などの測定対象の
流体が流れてきたときに、温度センサ５によりその流体
の温度を検出し、その検出温度に対して一定温度だけ高
く保持するようにマイクロヒータ４のヒータパターン層
６の端子間に通電する。このとき、流体の流量に応じて
マイクロヒータ４から奪われる熱量が変化するので、給
電量も流量に応じて変化することになり、そのときの給
電量を流量として換算することができ、これによって流
量を検出するようにしたものである。

【０００６】ところで、このような熱線式のフローセン
サにおいては、数百度に加熱可能なヒータをセンサ内に
設ける必要があり、上述したフローセンサにおいても、
マイクロヒータ４により数百度まで昇温するように給電
することになる。このとき、消費電力の低減や熱応答性
を高めるために、一般に、マイクロヒータ４部分を数μ
ｍ程度の薄膜構造として形成することで基板への熱伝導
による損失を抑制するようにしており、これによって熱
容量を低減させるようにした構造を採用している。

【０００７】上記のように熱容量を低減させる構成を採
用したものとしては、例えば、特開平４−１５２２２１
号公報や特開平７−５５５２３号公報に記載されている
ように、薄膜構造にスリットを形成することや、あるい
は局部的に薄肉化するなどの構造を採用して断熱するよ
うにしたものがある。

【０００８】ところで、このようにして熱容量の大幅な
低減を行なうことによって、薄膜構造を通しての熱損失
だけではなく、ヒータパターン層６から測定対象の流体
を介してシリコン基板２側に伝達する熱の損失について
も無視できない問題となってくる。

【０００９】つまり、図示の構造のフローセンサ１で
は、ブリッジ構造を採用して空洞部３としてシリコン基
板２の表面から凹部を形成する構成であるから、ヒータ
パターン層６を設けたマイクロヒータ４とシリコン基板
２の空洞部３底面部との間の距離Ｔｈは１００〜３００
μｍ程度の範囲となる。したがって、この構造を採用す
る関係から、ヒータパターン層６から空洞部３内の流体
を介してシリコン基板２側に伝達する熱損失が例えば数
ミリワット程度になることもあり、この結果、測定対象
の流体の流量が少ない範囲においては検出感度が低下し
てきてしまう不具合がある。

【００１０】ブリッジ構造を採用したフローセンサで
は、上述のような熱損失が高くなるものの、次のような
利点がある。例えば、特開平３−２６１８６８号公報に
示されるものは、流体がヒータパターン層の上側だけで
なく、空洞部を介して流入した流体がヒータパターン層
の裏面側にも流通するので、検出感度が高くなる利点が
ある。

【００１１】これに対して、ダイヤフラム構造を採用し
たフローセンサにおいては、基板の表面に形成したダイ
ヤフラムにヒータパターン層を設け、その裏面側はエッ
チングにより除去しているので、ダイヤフラム部は下地
の支持基板に対してほぼ基板と同じ距離だけ離れるの
で、ヒータパターン層からの熱損失が比較的低減できる
利点がある。

【００１２】ところが、この構成では、基板の裏面側か
らダイヤフラムを形成するためのエッチングを行なう必
要があるので、距離をかせぐために基板の厚さを厚くす
ることに伴ってエッチング深さが大きくなり、エッチン
グ技術そのものが難しくなると共にエッチング時間も長
くなる。加えて、ダイヤフラム構造のものでは、ヒータ
パターン層の表面側には測定対象の流体が流通するが、
裏面側には流通しない構造となるので、検出感度はブリ
ッジ型の構造のものよりも低くなる。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、検出感度特性が優れたブリッジ型の構
造を採用しながら薄膜発熱部から基板側へ逃げる熱の損
失を極力低減することができ、流体の流量が少ない場合
でも高い検出感度で検出動作を行なうことができるよう
にしたフローセンサおよびその製造方法を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、センサ基板に形成された空洞部を架橋するように設
けられた薄膜発熱部を備え、この薄膜発熱部を発熱させ
た状態で近傍を流通する流体により奪われる熱量を検出
してその流体の流量を検出するようにしたフローセンサ
において、センサ基板の空洞部を、少なくともセンサ基
板の薄膜発熱部と対向する部分が裏面側まで貫通するよ
うに形成しているので、薄膜発熱部と対向するセンサ基
板あるいはこのセンサ基板を支持している基板との間の
距離を長くすることができ、これによって、薄膜発熱部
から測定対象となる流体を介してセンサ基板側に伝達す
る熱の損失を低減することができ、しかも、流体を薄膜
発熱部の裏面側にも流通させる構成を採用できるので検
出感度を高めたものとすることができるようになる。

【００１５】請求項２の発明および請求項３の発明によ
れば、センサ基板を支持する支持基板に少なくとも薄膜
発熱部と対向する部分に凹部あるいは貫通孔を設けた構
成としているので、薄膜発熱部と支持基板との間の距離
を長く設定することができるようになり、センサ基板を
厚くすることにより薄膜白熱部と対向する部分の距離を
長く設定する構成を採用する必要がなくなって、センサ
基板を厚いものを採用することによる加工性や生産性の
低下を招くことなく検出感度を高めた構成で且つ熱の損
失を低減することができる構成とすることができる。

【００１６】請求項４の発明および請求項５の発明によ
れば、センサ基板の空洞部を、測定対象の流体が流通す
る方向の少なくとも一方側に対して開口する溝部が連結
するように形成し、あるいは、支持基板を、検出対象の
流体が流通する方向の少なくとも一方側に対して開口す
る溝部を連通させるように形成したので、測定対象の流
体を溝部を介して空洞部内に導きやすくなり、薄膜発熱
部の上下の両面近傍に測定対象の流体が低流量の場合で
もより多くの流量で流通させることができるようにな
り、検出感度の向上を図ることができるようになる。

【００１７】請求項６の発明によれば、請求項１ないし
５のいずれかに記載したフローセンサを製造する場合に
おいて、空洞部を形成する際に行なうエッチング処理工
程では、センサ基板の薄膜発熱部を形成する面側とその
裏面側との両側から同時にエッチング処理を行なって貫
通するように形成するので、ダイヤフラム型のものを製
造する場合におけるエッチング時間よりも半分程度に短
縮することができ、実質的に空洞部のみを設ける従来構
成のものとエッチング時間がほとんど変わらないように
して製造することができるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
をエアフローセンサに適用した場合の第１の実施形態に
ついて図１ないし図３を参照しながら説明する。図１は
エアフローセンサ１１の外観を示すもので、センサチッ
プ１２は支持基板１３に接着により搭載されている。セ
ンサチップ１２は、センサ基板としてのシリコン基板１
４（厚さ寸法Ｔｗは例えば６００μｍ程度）を加工して
形成したもので、その中央部には対角線方向に長尺な六
角形状をなす空洞部１５が基板１４の裏面側まで貫通す
るように形成されている。

【００１９】この空洞部１５にはこれを架橋するように
形成された薄膜発熱体としてのマイクロヒータ１６およ
び温度センサ１７が設けられている。これらマイクロヒ
ータ１６および温度センサ１７は、図２（図１中測定流
体の流通方向であるＡ−Ａ線の断面図）にも示すよう
に、発熱体となるヒータパターン層１８が下部薄膜１９
と上部薄膜２０とにより挟んで保持するようにした構成
とされている。

【００２０】支持基板１３は、例えば、ガラス板やＡｌ
_２Ｏ_３（アルミナ）板などのセラミック系の基板（板厚
はＴａ）を用いており、上面中央部には深さ寸法がＴｚ
（例えば２００μｍ程度）の円筒状をなす凹部２１が形
成されており、センサチップ１２を搭載したときにその
空洞部１５に対応する部分と連結するようになってい
る。

【００２１】さて、上記のような構成のエアフローセン
サ１１は、図中白抜き矢印Ｆで示すように、測定対象と
なる流体としての空気が流れてくる場合に、その上流側
に位置する温度センサ１７により空気の温度を測定し、
下流側に位置するマイクロヒータ１６に対して検出した
温度よりも一定温度ΔＴだけ高くなるように通電する。
このときの供給電力は、流通する空気の量つまり流量に
応じてマイクロヒータ１６から奪う熱量が異なることに
起因して変化するので、これを検出することにより空気
の流量を検出するようにしたものである。

【００２２】この場合、前述したように、マイクロヒー
タ１６に対して測定対象となる空気がブリッジ構造の部
分で表面側と空洞部１５側に分かれてマイクロヒータ１
６のの上下を挟むようにして流れることから、ダイヤフ
ラム型のように表面側にしか流体が流通しない構造に比
べて、流体の流れに対する検出感度が高くなり、これに
よって流量が少ない領域でも精度良く検出動作を行なう
ことができるようになる。

【００２３】また、マイクロヒータ１６から空洞部１５
を介して基板側つまり支持基板１３側に逃げる熱の損失
については、その間の距離Ｔｈに依存する。本実施例に
おいては、上述したような構成とすることで、マイクロ
ヒータ１６の下側の支持基板１３までの空洞部１５の距
離Ｔｈは、シリコン基板１４の厚さＴｗと支持基板１３
の凹部２１の深さ寸法Ｔｚの和にほぼ等しくなり、この
場合においては８００μｍ程度の値となっている。

【００２４】これにより、ブリッジ型の構造を採用した
フローセンサ１１としながら、従来タイプのような凹部
を形成して得られる２００〜３００μｍ程度の距離Ｔｈ
と異なり、マイクロヒータ１６の下面から基板である支
持基板１３部分までの距離Ｔｈを十分に大きい値に設定
することができるようになり、マイクロヒータ１６のヒ
ータパターン層１８で発生する熱が空洞部１５内の空気
を介して支持基板１３に伝達して損失となる量を抑制す
ることができるようになる。

【００２５】なお、上述したＴｈの値として必要な寸法
を設定するためには、使用するシリコン基板１４の厚さ
Ｔｗや支持基板１３の厚さＴａに関係しているので、こ
れらによって必要な寸法を確保するようにすれば良い
が、必要なＴｈの値そのものについては、検出流量範囲
やマイクロヒータ１６の温度などによっても異なるため
一律に規定することができない。

【００２６】しかし、実際上では、例えば、厚さＴｗが
４００μｍのシリコン基板１４を用いたときに、従来構
成のもののＴｈを２００μｍ程度とし、本実施形態のお
けるＴｈの値を１４００μｍ程度とした場合（Ｔｗ＝４
００μｍ，Ｔｚ＝１０００μｍ）とでは、マイクロヒー
タ１６から空洞部を介して基板側に伝達する熱の損失
は、２ｍＷ程度異なってくることがわかった。

【００２７】なお、この結果は、マイクロヒータ１６の
部分の面積やセンサ形状の違いなどによって距離Ｔｈに
よる熱の損失量は異なり、定性的にみるとこの関係は、
距離Ｔｈに対して熱損失（熱の逃げ量）は反比例のよう
な関係にある。そこで、本実施形態における構造につい
て、見積もり計算を行なったところ、距離Ｔｈの値が６
００μｍ程度あれば、熱の逃げ量は距離Ｔｈが２００μ
ｍの場合の半分程度まで抑制することができることがわ
かった。

【００２８】そこで、この程度の熱の逃げ量の低減の効
果を期待することを前提とし、流量が少ない場合につい
ても十分な感度で測定できることを考慮すると、距離Ｔ
ｈの値を８００μｍ程度以上となるように設定すること
が好ましいことがわかった。なお、要求される検出レベ
ルに応じて距離Ｔｈの条件は、決まってくるもので、上
記した値に限定されることはない。そして、設定しよう
とする距離Ｔｈの値に対しては、本実施形態の構成を採
用することにより、シリコン基板１４の厚さ寸法に関係
なく支持基板１３との関係で所望の値に設定することが
できるので、設計の自由度が向上していることがわか
る。

【００２９】さて、次に、上記エアフローセンサ１１の
製造工程について図３を参照して簡単に説明する。ま
ず、シリコン基板１４に対して、下部薄膜１９，ヒータ
パターン層１８および上部薄膜２０を順次積層形成する
（図３（ａ）参照）。この場合、下部薄膜１９は、２層
構造を採用しており、１層目には、例えば窒化シリコン
（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜をＬＰＣＶＤ法により７５ｎｍ程度成
膜し、続いて２層目には、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）
膜をプラズマＣＶＤ法を用いて０．６μｍ程度成膜す
る。

【００３０】なお、このように下部薄膜１９を、２層の
構成としたのは、引張応力膜である窒化シリコン膜と圧
縮応力膜である二酸化シリコン膜を組み合わせることに
より下部薄膜１９全体としての内部応力を緩和したもの
とするためであり、これによって、膜厚を従来よりも厚
くした場合でも内部応力によって自己破壊に至るのを防
止することができ、さらには、耐湿性の向上を図る構成
として耐環境性の向上を図るためである。

【００３１】次に、下部薄膜１９の上に、ヒータパター
ン層１８となる白金（Ｐｔ）膜を真空蒸着法により２０
０ｎｍ程度の膜厚で全面に成膜する。このとき、下地の
下部薄膜１９に対する接着層として極薄い（例えば５ｎ
ｍ程度の膜厚）Ｔｉ層を設けている。この後、周知のフ
ォトリソグラフィ処理を行なって、図１に示したような
ヒータパターン層１８の形状となるようにエッチングを
行なってパターニングする。

【００３２】続いて、上部薄膜２０として、１層目に二
酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜をプラズマＣＶＤ法を用い
て０．６μｍ程度成膜し、続いて２層目には、窒化シリ
コン（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜をＬＰＣＶＤ法により７５ｎｍ程
度成膜する。なお、このように上部薄膜２０も２層の構
成とするのは、下部薄膜１９を２層に構成するのと全く
同じ理由からである。

【００３３】次に、上部薄膜２０および下部薄膜１９の
所定部分をフォトリソグラフィ処理によってエッチング
することで所定形状にパターニングする（同図（ｂ）参
照）。これにより、マイクロヒータ１６部分および温度
センサ１７部分を分離形成する。このとき、電極パッド
１８ａの部分にはコンタクトをとるために上部薄膜２０
に開口部を２０ａを形成しておく。この後、空洞部１５
を形成する工程でのエッチングに備えて保護膜２２とし
て全面に５００ｎｍ程度の膜厚のＡｕ膜を蒸着などの方
法により形成し、電極パッド１８ａの部分に対応してパ
ターニングして他の部分をエッチングで除去する。

【００３４】続いて、空洞部１５を形成すべく、シリコ
ン基板１４の表面および裏面の両側から所定形状にパタ
ーニングした開口部分２３ａ，２３ｂからＴＭＡＨ溶液
などを用いて異方性エッチングを行ない、マイクロヒー
タ１６および温度センサ１７の部分がブリッジ状になる
ようにすると共に、上面から下面に貫通する孔部として
形成する（同図（ｃ）参照）。これにより、マイクロヒ
ータ１６および温度センサ１７は、基板底面まで貫通し
た形状の空洞部１５を架橋するように薄膜の構造体とし
て残された状態の構成とすることができる。

【００３５】最後に、上述のようにして形成されたセン
サチップ１２を支持基板１３に接着する（同図（ｄ）参
照）。このとき、支持基板１３には、あらかじめ円形状
の凹部２１を形成しておき、センサチップ１２の接着に
際しては、センサチップ２１の空洞部１５の部分が支持
基板１３の凹部２１の部分と対応するように位置合わせ
した状態とする。

【００３６】このような本実施形態によれば、センサチ
ップ１２に形成する空洞部１５をシリコン基板１４の裏
面側まで貫通する構造とすると共に、支持基板１３に凹
部２１を形成し、マイクロヒータ１６と空洞部１５を介
した基板側との距離Ｔｈを大きく設定できるようにした
ので、マイクロヒータ１６を発熱させたときに基板側に
伝導して損失する熱量を低減することができるようにな
り、流量が少ない範囲においても正確な検出動作を行な
うことができるようになる。

【００３７】また、このように距離Ｔｈを任意に設定す
るための構造として、支持基板１３に凹部２１を形成す
るようにしたので、センサチップ１２のシリコン基板１
４の厚さ寸法を厚く設定する必要がなくなり、エッチン
グを行なう時間の増大を招くことのも防止できる。

【００３８】さらに、シリコン基板１４に空洞部１５を
形成する際のエッチング処理では、ダイヤフラムや凹部
を形成する場合と異なり、基板１４の両面側から同時に
エッチングを行なうことができるので、エッチング量が
多いにもかかわらずエッチング時間を厚さ寸法Ｔｗの半
分の量をエッチングするのに必要な時間を要するのみで
形成することができる。

【００３９】（第２の実施形態）図４および図５は、本
発明の第２の実施形態を示すもので、第１の実施形態と
異なるところは、センサチップ１１に代えて、センサチ
ップ２３を設けて流体が流通する方向の表面に溝部２４
を形成して空洞部１５と連結した構成にすると共に、支
持基板２５に裏面側に貫通する貫通孔２６を形成したと
ころである。

【００４０】図４にはセンサチップ２３のみを示してお
り、この図から明らかなように、第１の実施形態におけ
るセンサチップ１１の流体の流通方向（図中に白抜き矢
印Ｆで示す）つまり、対角線方向に溝部２４をエッチン
グにより形成したものであり、これにより、溝部２４が
流体の流通経路として機能するようになるので、流体の
流れがスムーズになってマイクロヒータ１６や温度セン
サ１７の裏面側にも流体が十分流れるようになり、検出
感度が向上するようになる。

【００４１】また、図５に示すように、溝部２４を形成
することにより、空洞部１５におけるシリコン基板１４
の中央部での突起を上面側を除去した構造とすることが
できるので、マイクロヒータ１６のシリコン基板１４へ
の熱の損失を低減することができる。さらに、支持基板
２５には貫通孔２６を形成することにより、マイクロヒ
ータ１６からの距離Ｔｈを大きく設定することができる
ようになるので、第１の実施形態に示したものよりもさ
らに熱の損失を抑制することができるようになる。

【００４２】また、図５に示しているように、センサチ
ップ２４は、支持基板２５に形成した凹部２５ａ内に埋
め込んで、センサチップ２３の溝部２４の底面と同程度
の位置となるように配置すると共に、支持基板２５の流
体が流入する部分の面２５ｂおよび流出する部分の面２
５ｃを面取りをして滑らかな面として流体が流通しやす
くなるようにしたので、矢印Ｆ方向から流入する流体の
乱れが少なくなり、検出感度の向上を図ることができる
ようになる。

【００４３】なお、上述の構成においては、支持基板２
５に貫通孔２６を設けているが、前述したように、マイ
クロヒータ１６からの距離Ｔｈを所望の距離に設定でき
る場合には、貫通しない凹部として形成する構成として
も良い。また、支持基板２５の面２５ｃの面取りは、必
要に応じて行うことができる。

【００４４】（第３の実施形態）図６および図７は、本
発明の第３の実施形態を示すもので、第２の実施形態と
異なるところは、センサチップ２３に代えて、センサチ
ップ２７を設けて流体が流通する方向の裏面側にも流体
の流入側にのみ溝部２８を形成して空洞部１５と連結し
た構成にすると共に、マイクロヒータ１６に代えて断熱
効果を高めたマイクロヒータ２９を設け、さらに、支持
基板３０も溝部２８の形状に対応した形状に変更したと
ころである。

【００４５】図６にはセンサチップ２７のみを示してお
り、この図から明らかなように、第２の実施形態におけ
るセンサチップ２３の流体の流入側にも溝部２８をエッ
チングにより形成したものであり、これにより、溝部２
４および溝部２８が流体の流入口として機能するように
なるので、流体の流れがスムーズになってマイクロヒー
タ２９や温度センサ１７の裏面側にも流体が十分流れる
ようになり、検出感度が向上するようになる。

【００４６】なお、溝部２８を流体の流入側にのみ形成
するのは、両側に形成すると、マイクロヒータ２９およ
び温度センサ１７を支持する機械的強度が低下して破壊
してしまう恐れがあるからである。また、ここでは、マ
イクロヒータ２９として、ブリッジ部の端部から少し中
央部寄りにヒータパターン２９ａを配設し、端部側には
開口部２９ｂを形成してシリコン基板１４への熱の損失
を低減した構成としている。

【００４７】次に、図７に示すように、支持基板３０に
はセンサチップ２７の溝部２８に合わせて凹部３０ａを
形成すると共に、支持基板３０の流体が流入する部分の
面３０ｂおよび流体が流出する部分の面３０ｃを面取り
をして滑らかな面として流体が流通しやすくなるように
したので、矢印Ｆ方向から流入しする流体の乱れが少な
くなり、検出感度の向上を図ることができるようにな
る。この支持基板３０の面３０ｃの面取りは必要に応じ
て設ければ良い。

【００４８】なお、上述の実施形態の構成において、セ
ンサチップ２７の溝部２８および支持基板３０の溝部３
０ａを流体が流入する側に形成する構成としているが、
これに限らず、流体が流出する側に溝部２８，３０ａに
相当する溝部を形成する構成としても良い。これによっ
ても、矢印Ｆ方向から流体が流入したときに、流体がセ
ンサチップの出口側で溝部を介して流れることができる
ので、上述同様にしてその流れをスムーズになるように
することができ、これにより、マイクロヒータ２９およ
び温度センサ１７の裏面側にも流体を十分に流れるよう
にすることができる。

【００４９】本発明は、上記実施形態にのみ限定される
ものではなく、次のように変形また拡張できる。基板
は、シリコン基板１４に代えて、ＳｉＣ（炭化シリコ
ン）基板，ガラス基板あるいはセラミック基板など種々
のものを用いることができる。圧縮応力膜や引張応力膜
として、ＳｉＯｘ，ＳｉｘＮｙ，ＳｉｘＯｙＮｚ（ｘ，
ｙ，ｚは任意の整数）などのシリコンと酸素や窒素との
化合物を用いた膜を採用することができる。

【００５０】ヒータパターン層１８を形成する材料は、
Ｓｉ，ＮｉＣｒ，ＴａＮ，ＳｉＣ，Ｗなど種々のものを
使用することができる。ヒータパターン層１８に形成す
る接着層は、Ｔｉ膜以外に接着機能を持つ材料を用いる
ことができるし、あるいは、ヒータパターン層１８が下
地と直接密着する場合には設けない構成とすることもで
きる。

【００５１】下部薄膜１９および上部薄膜２０は、ヒー
タパターン層１８を保護する機能を有するものであれば
何でも良く、例えば、ＴｌＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｔａ_２Ｏ
_５あるいはＭｇＯを用いた膜などを用いることができる
し、単層膜や多層膜の構造を採用することができる。

【００５２】下部薄膜１９と上部薄膜２０とは、ヒータ
パターン層１８を挟んで全く対称となるように構成する
もの以外に、各薄膜の内部応力を緩和すると共に、反り
モーメントを互いに打ち消し合うような特性を有するも
のであれば、膜の積層数や膜厚あるいは材質なども適宜
選択設定した膜構造を採用することができる。また、上
記条件を満たすようにすれば、圧縮応力膜および引張応
力膜を１層ずつではなく、複数層ずつ形成しても良い
し、配置の順序を入れ替える構成としても良い。さらに
は、下部薄膜１９および上部薄膜２０を構成する各膜を
アモルファス材料ではなく多結晶系の材質の膜として形
成することもできる。ただし、この場合には、アモルフ
ァス材料を用いた場合に比べて膜の内部応力の安定性が
多少低下する場合もある。

【００５３】エッチング保護膜２２は、必要に応じて設
ければ良く、ヒータパターン層１８の材料がシリコンの
エッチングに耐える材質のものを使用する場合には省い
た構成とすることができる。

【００５４】エアフローセンサ以外に、他の気体あるい
は液体などの流体の流量を計測するフローセンサにも適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す全体構成の外観
斜視図

【図２】図１中Ａ−Ａ線で示す断面部分を模式的に示す
縦断側面図

【図３】製造工程の進行に伴って示す模式的な縦断側面
図

【図４】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図（支
持基板を除く）

【図５】図２相当図

【図６】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図（支
持基板を除く）

【図７】図２相当図

【図８】従来例を示す図１相当図

【図９】図２相当図

【符号の説明】

１１はフローセンサ、１２，２３，２７はセンサチッ
プ、１３，２５，３０は支持基板、１４はシリコン基
板、１５は空洞部、１６，２９はマイクロヒータ（薄膜
発熱部）、１７は温度センサ、１８はヒータパターン
層、１９は下部薄膜、２０は上部薄膜、２１は凹部、２
４，２８は溝部である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサ基板に形成された空洞部を架橋す
   るように設けられた薄膜発熱部を備え、この薄膜発熱部
   を発熱させた状態で近傍を流通する流体により奪われる
   熱量を検出してその流体の流量を検出するようにしたフ
   ローセンサにおいて、 前記空洞部は、少なくとも前記センサ基板の前記薄膜発
   熱部と対向する部分が裏面側まで貫通するように形成さ
   れていることを特徴とするフローセンサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のフローセンサにおい
   て、 前記センサ基板を支持する支持基板を設け、この支持基
   板の少なくとも前記薄膜発熱部と対向する部分に凹部を
   設けたことを特徴とするフローセンサ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のフローセンサにおい
   て、 前記センサ基板を支持する支持基板を設け、この支持基
   板の少なくとも前記薄膜発熱部と対向する部分に貫通孔
   を設けたことを特徴とするフローセンサ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のフ
   ローセンサにおいて、 前記センサ基板の空洞部は、前記測定対象の流体が流通
   する方向の少なくとも一方側に対して開口した溝部が連
   結するように形成されていることを特徴とするフローセ
   ンサ。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれかに記載のフ
   ローセンサにおいて、 前記支持基板は、前記測定対象の流体が流通する方向の
   少なくとも一方側に対して開口した溝部が連結するよう
   に形成されていることを特徴とするフローセンサ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載した
   フローセンサを製造する方法において、 前記空洞部は、前記センサ基板の前記薄膜発熱部を形成
   する面側とその裏面側との両側から同時にエッチング処
   理を行なって貫通するように形成するエッチング処理工
   程を含んでいることを特徴とするフローセンサの製造方
   法。