JPS62284216A - 流量センサ用膜式抵抗の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気流量センサ、液体流量センサ等の流量セン
サに用いられる模式抵抗の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

たとえば、電子制御式内燃機関においては、基本燃料噴
射量、基本点火時期等の制御のために機関の吸入空気量
は重要゛な運転状態パラメータの１つである。従来、こ
のような吸入空気量を検出するための空気流量センサは
ベーン式のものが主流であったが、最近、小型で応答性
が良い等の利点を有する温度依存抵抗を用いた熱式もの
が実用化されている。このような温度依存抵抗を有する
空気流量センサとしては、空気流量を直接検出する傍熱
型（マスフロー型）と、空気容量を検出する直熱型（ボ
リュームフロー型）とがあるが、いずれの型においても
、発熱手段が設けられている。

上述の発熱手段としての材料は種々の単一金属。

合金が考えられるが、内燃機関の吸入空気量センサとし
て使用する場合、広い温度域の温度補償をするために温
度による抵抗変化率の直線性が要求される。また、バツ
クファイヤ等により瞬時に数百度の温度にさらされ、さ
らに、高温度、ガソリン、オイルガス等の雰囲気にさら
されるために、物性的に安定であることも要求される。

このような要求を満たす金属として白金が発熱材料とし
て常用されている。その１つとして、従来の白金を用い
た腹式抵抗においては、セラミック、シリコン等の基板
上に白金を蒸着、スパッタリング等により白金パターン
層を成膜しているが、白金は安定な金属であるために、
白金と下地の絶縁膜、および白金とその上に形成される
パッシベーション膜との接着強度が弱く、はがれ易いと
いう問題がある。

そのため本発明者らの一部は、白金と下地の絶縁膜、お
よび白金とその上のパッシベーション膜との間に、耐水
性および加工性に優れ、白金との接着強度が強く、しか
も白金の熱膨張率とほぼ一致する熱膨張率を有した二酸
化チタン（ＴｉＯｚ）層を挿入することにより白金（ｐ
ｔ）パターン層の接着強度を増加させた強固な構成の腹
式抵抗に関する発明を既に出願している（特願昭６０−
２７５４５号）、そして例えば前記下地の絶縁膜をシリ
コン単結晶基板を熱酸化した二酸化シリコン（Ｓｉｎｇ
）膜として、このＳｉＯ□膜と前記Ｐｔパターン層との
間に下地となるＴｉＯ□層を形成する方法としては、ま
ずＳｉＯ□膜上に下地となる３００℃のＴ　ｉ　Ｏを層
と４００℃のＰｔパターン層とを連続して成膜した後、
Ｐｔパターン層の組織を安定化させるために８００℃〜
１１５０　ｃの熱処理を行っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの熱処理時において、ＴｉＯ□層がこの
熱によりアナターゼ型からルチル型構造に変態するため
、この結晶変態に伴いＰｔパターン層にも大きな内部応
力が発生し、例えばこの腹式抵抗がバツクファイヤ等の
火災にさらされることがあるたびにＰｔパターン層の温
度依存抵抗特性が安定しなくなり、発熱材料としての白
金の信輔性が十分得られなかった。

このような問題点をなくすため、本発明では安定した性
能を発揮でき、高信顛性を損なわない腹式抵抗の製造方
法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明では、′４＠縁膜上に形成されたＴｉｅ
、層の結晶構造をルチル型に変態させた後にＰｔパター
ン層を形成する方法としている。

〔作用〕

この方法により、Ｐｔパターン層を形成後に熱処理を加
えたとしても、Ｔ　ｉ　Ｏを層は既に安定したルチル型
構造であるため結晶変態を生じない。

よってＰｔパターン層における内部応力の発生を抑制す
ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の方法に係る流量センサ用膜式抵抗の一
実施例番示す平面図、第２図は第１図の１−１断面図で
ある。第１図に示すように、たとえばシリコン単結晶基
板１上に蒸着（もしくはスパッタリング）されおよびエ
ツチングによりパターニングされた白金（Ｐｔ）パター
ン層４を形成しである。そのうち、点線枠内Ａで示す部
分が発熱手段として作用する。なお、Ｐ、、Ｐ！は電極
取出、口である。

以下、この腹式抵抗を製作工程順に従って説明する。ま
ず、第３−１図に示したように、シリコン単結晶基板１
の裏面を１１５０℃のドライ酸素（ｏ２）あるいはウェ
ット酸素（０□）雰囲気中で２時間熱酸化して第１の絶
縁膜（下地の絶縁膜）としての二酸化シリコン（Ｓｉｎ
ｇ）層２を厚さ０．５〜１．０μｍに形、成する。

次に第３−２図のように、その上に厚さ１００〜５０Ｑ
ＱＡの下地となるＴｉｌｔ層３を蒸着、もしくはスパッ
タリンク、イオンブレーティング等により形成する。こ
こで形成されたＴｉｌｔ層３は基板１の表面温度が６０
０“Ｃ以下で成膜されたもので、この時点においては通
常アナターゼ型（鋭堆石型）結晶構造を有している。こ
のＴｔＯ。

層にその結晶構造がルチル型に転位する温度である８０
０〜９００℃以上の加熱処理を１０分〜６０分間、０□
雰囲気中で行い、Ｔ　ｉ　Ｏｘ層３をアナターゼ型結晶
構造から、安定構造であるルチル型結晶構造に完全に変
態させる。又このときＴｉＯ□層３に存在した不飽和チ
タンにも本加熱処理により十分な酸素が供給され、完全
なＴｉＯ□となる。

次に第３−３図のように、ルチル化したＴｉＯ□層３上
に導体層としてのｐｔ層を厚さ数百へ〜数μｍで蒸着も
しくはスパッタリングにより形成した後、通常のホトリ
ソグラフ工程を経て、ドライエツチングあるいはケミカ
ルエツチングにより、ｐｔパターン層４を形成する。そ
の後このｐｔパターン層４の組織を安定させ、すぐれた
温度依存抵抗特性を発揮させるために８００℃〜１１５
０℃で熱処理を行う。

そして第３−４図のようにｐｔパターン層４の配線部分
の抵抗を低減させるためにこの部分には金（Ａ　ｕ）パ
ターン層５を形成して２層としている。

次に第３−５図のようにＡｕパターン１１５により２層
化された部分を含むＰｔパターン層４上に、最終工程で
形成するパッシベーション膜との接着強度を向上させる
ためのＴ　ｉ　Ｏを層６を蒸着、もしくはスパッタリン
グ、イオンブレーティング等により形成する。

さらに次の最終工程では、第２の絶縁膜（パッシベーシ
ョン膜）としての透明なＳ　ｉ　Ｏ２層７を蒸着、もし
くはスパッタリング、イオンブレーティング、ＣＶＤ等
により形成して第１図および第２図に示した模式抵抗と
なる。なお、この第２の絶縁膜は５ｉＯｔ層７でなく、
シリコンナイトライド（ＳｉｉＮ４）層であってもよい
。

なお、基板１の材料としてはセラミックを用いることも
できる。

このように第１の絶縁膜としてのＳｉＯ□層２とｐｔパ
ターン層４との間には、ｐｔパターン層４との接着強度
が大きいＴｉＯ□層３が設けられ、また、ｐｔパターン
層４と第２の絶縁膜としてのＳｉｎ、層７との間にも、
Ｐｔパターン層４との接着強度が大きいＴｉｅ、層６が
設けられている。

なお、配線部のＡｕパターンＮ５もまた、ｐｔパターン
層４と同様に、５ｉｎ２もしくはＳｉ、Ｎ４との接着強
度が小さいので、Ａｕパターン層５上にＡｕパターン層
５との接着強度が大きいＴ　ｉＯを層を設けることは効
果がある。

特に、下地となるＴｉＯ□層３をアナターゼ型結晶構造
から、安定なルチル型結晶構造に変態させであるためｐ
ｔパターン層４を形成した後、ｐｔパターン層４を安定
させるための熱処理を行なうときＴｉＯ□層３とｐｔパ
ターン層４の相互に発生する内部応力を低減させること
ができる。又、各種の使用環境条件下においても、Ｔ　
ｔ　Ｏｚ層３とＰｔパターン層４との間の相互作用が小
さくなり、例えばバンクファイヤ等が生じても温度依存
抵抗特性に変化を生じない安定した発熱手段をなすｐｔ
パターン層４とすることができる。

〔発明の効果〕

以上のよう゛に本発明の方法としたことにより、製造時
において発生するｐｔパターン層の内部応力は抑制され
、安定した温度依存抵抗特性を有した流量センサ用膜式
抵抗が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に係る流量センサ用膜式抵抗の平面
図であり、第２図はそのＩ−１線に沿う部分断面を示し
た拡大図、第３−１〜第３−５図は第１図および第２図
図示の模式抵抗を製造する手順を示した断面図である。 １・・・基板、２・・・第１の絶縁膜（Ｓｉｎｔ層）。 ３・・・二酸化チタン（Ｔ　ｉ　Ｏ２）層、４・・・白
金（Ｐｔ）パターン層、７・・・第２の絶縁膜（Ｓ　ｉ
　０２層）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測定流体の流れる流路内に設けられる流量センサ用膜
   式抵抗の製造方法であって、 基板上に第１の絶縁膜を形成し、 この第１の絶縁膜上に二酸化チタン層を形成し、この二
   酸化チタン層の結晶構造をルチル型に変態させ、 この上に白金パターン層を形成し、 この白金パターン層上に第２の絶縁膜を形成することを
   特徴とする流量センサ用膜式抵抗の製造方法の製造方法
   。