JP2003035580A - フローセンサ - Google Patents
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターニングされた複数の抵抗膜を一対の絶
縁膜で挟んでなる薄膜構造部を有する薄膜式フローセン
サにおいて、各抵抗膜間の抵抗比が、センサ毎にばらつ
くのを極力抑制する。 【解決手段】 ウェハから切り出された基板の上に、下
部絶縁膜、抵抗膜、上部絶縁膜が順次積層されており、
該抵抗膜は、パターニングされた流体温度計３、測温体
４およびヒータ５より構成されてなるフローセンサにお
いて、ヒータ５は、複数本の抵抗体５ａが並列に接続さ
れた配線形状となっている。それにより、ヒータ５と温
度計３、４とで配線幅を同一にでき、ウェハ面内でのエ
ッチングばらつきの違いによらず抵抗比を一定とでき
る。
縁膜で挟んでなる薄膜構造部を有する薄膜式フローセン
サにおいて、各抵抗膜間の抵抗比が、センサ毎にばらつ
くのを極力抑制する。 【解決手段】 ウェハから切り出された基板の上に、下
部絶縁膜、抵抗膜、上部絶縁膜が順次積層されており、
該抵抗膜は、パターニングされた流体温度計３、測温体
４およびヒータ５より構成されてなるフローセンサにお
いて、ヒータ５は、複数本の抵抗体５ａが並列に接続さ
れた配線形状となっている。それにより、ヒータ５と温
度計３、４とで配線幅を同一にでき、ウェハ面内でのエ
ッチングばらつきの違いによらず抵抗比を一定とでき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターニングされ
た抵抗膜を一対の絶縁膜で挟んでなる薄膜構造部を有す
る薄膜式フローセンサに関する。
た抵抗膜を一対の絶縁膜で挟んでなる薄膜構造部を有す
る薄膜式フローセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜式フローセンサは、一般に、基板の
上に、下部絶縁膜、金属や高不純物濃度の半導体等より
なる抵抗膜、上部絶縁膜を順次成膜することにより、こ
れら各膜が積層されてなる薄膜構造部を形成したもので
あり、抵抗膜は、配線形状にパターニングされたヒータ
と、流体温度計や測温体等の温度計とより構成されてい
る。
上に、下部絶縁膜、金属や高不純物濃度の半導体等より
なる抵抗膜、上部絶縁膜を順次成膜することにより、こ
れら各膜が積層されてなる薄膜構造部を形成したもので
あり、抵抗膜は、配線形状にパターニングされたヒータ
と、流体温度計や測温体等の温度計とより構成されてい
る。
【０００３】このようなものとしては、特開２０００−
１４６６５６号公報に記載のものが提案されており、例
えば、流体温度計にて検出される温度よりも所定の温度
高くなるようにヒータの温度を制御し、流体の流れによ
る測温体の温度変化に基づいて流体の流量を検出するよ
うになっている。
１４６６５６号公報に記載のものが提案されており、例
えば、流体温度計にて検出される温度よりも所定の温度
高くなるようにヒータの温度を制御し、流体の流れによ
る測温体の温度変化に基づいて流体の流量を検出するよ
うになっている。
【０００４】このようなフローセンサは、通常、半導体
ウェハの上に、下部絶縁膜、抵抗膜を順次成膜した後、
抵抗膜をフォトリソグラフ法を用いたエッチングにより
パターニングし、続いて、上部絶縁膜を成膜し、その
後、ウェハをカットしてチップとして基板を切り出すこ
とにより量産化される。
ウェハの上に、下部絶縁膜、抵抗膜を順次成膜した後、
抵抗膜をフォトリソグラフ法を用いたエッチングにより
パターニングし、続いて、上部絶縁膜を成膜し、その
後、ウェハをカットしてチップとして基板を切り出すこ
とにより量産化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
抵抗膜のパターニングにおいては、ウェハ面内にてエッ
チングによる配線幅のばらつきが発生する。このばらつ
きにより、１つのチップ（センサ）内における各抵抗膜
の間（ヒータと温度計との間、またはヒータとヒータと
の間、または温度計と温度計との間）の抵抗比（以下、
チップ内抵抗比という）が、チップ毎（センサ毎）に大
きくばらつくという問題が生じる。
抵抗膜のパターニングにおいては、ウェハ面内にてエッ
チングによる配線幅のばらつきが発生する。このばらつ
きにより、１つのチップ（センサ）内における各抵抗膜
の間（ヒータと温度計との間、またはヒータとヒータと
の間、または温度計と温度計との間）の抵抗比（以下、
チップ内抵抗比という）が、チップ毎（センサ毎）に大
きくばらつくという問題が生じる。
【０００６】フローセンサでは、各抵抗膜間にて例えば
ブリッジ回路等を構成することにより、流体の流量を検
出可能となっており、抵抗膜間の抵抗比はセンサ感度に
大きく効いている。そのため、量産化されたチップ毎に
チップ内抵抗比のばらつきが大きいと、例えば、外部等
に設けられた制御回路による出力補正等が複雑化する等
の不具合が生じる。
ブリッジ回路等を構成することにより、流体の流量を検
出可能となっており、抵抗膜間の抵抗比はセンサ感度に
大きく効いている。そのため、量産化されたチップ毎に
チップ内抵抗比のばらつきが大きいと、例えば、外部等
に設けられた制御回路による出力補正等が複雑化する等
の不具合が生じる。
【０００７】また、１つのチップ内における各抵抗膜の
間のＴＣＲ（抵抗温度係数）の比のばらつきが大きい場
合にも同様の不具合が生じる。
間のＴＣＲ（抵抗温度係数）の比のばらつきが大きい場
合にも同様の不具合が生じる。
【０００８】このようなチップ内抵抗比、ＴＣＲ比のば
らつきの発生理由について、本発明者等は、より詳細な
検討を行った。抵抗値の大きさは、抵抗膜の膜厚および
配線幅により決まる。また、ＴＣＲの値も膜厚および配
線幅に依存する。ここで、膜厚は、成膜装置に依存し、
ウェハ面内では、例えばウェハ中央部と端部とで大きく
ばらつくものの、チップ内でのばらつきは小さいため、
チップ内抵抗比、ＴＣＲ比ばらつきへの寄与は小さい。
らつきの発生理由について、本発明者等は、より詳細な
検討を行った。抵抗値の大きさは、抵抗膜の膜厚および
配線幅により決まる。また、ＴＣＲの値も膜厚および配
線幅に依存する。ここで、膜厚は、成膜装置に依存し、
ウェハ面内では、例えばウェハ中央部と端部とで大きく
ばらつくものの、チップ内でのばらつきは小さいため、
チップ内抵抗比、ＴＣＲ比ばらつきへの寄与は小さい。
【０００９】一方、配線幅は、上記した抵抗膜のエッチ
ング時のばらつきに依存する。この配線幅のばらつき
は、フォトリソに用いるマスクの線幅と実際にエッチ
ングされて形成される線幅の差（以下、エッチングばら
つきという）が、ウェハ面内でばらつくこと、このエ
ッチングばらつきの大きさおよびそれの抵抗値、ＴＣＲ
への寄与が、線幅の太い抵抗膜と線幅の細い抵抗膜とで
異なること、に起因している。
ング時のばらつきに依存する。この配線幅のばらつき
は、フォトリソに用いるマスクの線幅と実際にエッチ
ングされて形成される線幅の差（以下、エッチングばら
つきという）が、ウェハ面内でばらつくこと、このエ
ッチングばらつきの大きさおよびそれの抵抗値、ＴＣＲ
への寄与が、線幅の太い抵抗膜と線幅の細い抵抗膜とで
異なること、に起因している。
【００１０】一般に、従来のフローセンサでは、図６に
示す様に、抵抗膜のうちヒータ５’は、低電圧で発熱を
起こしたいという理由から配線幅をできるだけ太くし、
一方、温度計３、４は、発熱を抑えるため低電流を流し
て大きな電圧を得たいという理由から、抵抗値を大きく
するために配線幅をできるだけ細いものとしている。そ
のため、配線幅が太いヒータ５’よりも配線幅が細い方
の温度計３、４の方が、エッチングによる配線幅のばら
つきが大きく効いてくる。
示す様に、抵抗膜のうちヒータ５’は、低電圧で発熱を
起こしたいという理由から配線幅をできるだけ太くし、
一方、温度計３、４は、発熱を抑えるため低電流を流し
て大きな電圧を得たいという理由から、抵抗値を大きく
するために配線幅をできるだけ細いものとしている。そ
のため、配線幅が太いヒータ５’よりも配線幅が細い方
の温度計３、４の方が、エッチングによる配線幅のばら
つきが大きく効いてくる。
【００１１】それによって、上記の要因においては、
上記エッチングばらつきの寄与は、配線幅が細い方の抵
抗膜に大きくなる。また、エッチングばらつきの値その
ものもヒータと温度計とで大きく異なるため、チップ内
抵抗比は、チップ毎に大きくばらつくことになる。
上記エッチングばらつきの寄与は、配線幅が細い方の抵
抗膜に大きくなる。また、エッチングばらつきの値その
ものもヒータと温度計とで大きく異なるため、チップ内
抵抗比は、チップ毎に大きくばらつくことになる。
【００１２】例えば、図６において、ヒータ５’の配線
幅Ｗ１を２０μｍ、温度計３、４の配線幅Ｗ２を３μｍ
とし、ウェハ中心付近での上記エッチングばらつきの値
がヒータ５’に対して０．１μｍ、温度計３、４に対し
て０．３μｍとし、ウェハ端部でのエッチングばらつき
の値がヒータ５’に対して０．１５μｍ、温度計３、４
に対して０．４５μｍとする。
幅Ｗ１を２０μｍ、温度計３、４の配線幅Ｗ２を３μｍ
とし、ウェハ中心付近での上記エッチングばらつきの値
がヒータ５’に対して０．１μｍ、温度計３、４に対し
て０．３μｍとし、ウェハ端部でのエッチングばらつき
の値がヒータ５’に対して０．１５μｍ、温度計３、４
に対して０．４５μｍとする。
【００１３】ここで、チップ内抵抗比として、ヒータ
５’の抵抗と温度計３、４の抵抗との比（＝（温度計抵
抗）／（ヒータ抵抗））をとると、ウェハ中心付近から
切り出されたチップのチップ内抵抗比ｘ１は｛（２０−
０．１）／（３−０．３）｝であり、ウェハ端部から切
り出されたチップのチップ内抵抗比ｘ２は｛（２０−
０．１５）／（３−０．４５）｝である。
５’の抵抗と温度計３、４の抵抗との比（＝（温度計抵
抗）／（ヒータ抵抗））をとると、ウェハ中心付近から
切り出されたチップのチップ内抵抗比ｘ１は｛（２０−
０．１）／（３−０．３）｝であり、ウェハ端部から切
り出されたチップのチップ内抵抗比ｘ２は｛（２０−
０．１５）／（３−０．４５）｝である。
【００１４】そして、両抵抗比ｘ１とｘ２の比、ｘ１／
ｘ２は０．９４７となる。このように、配線幅の細い部
分と太い部分とでは、ウェハ中心付近とウェハ端部とに
おけるエッチングばらつきの抵抗比への寄与の違いが異
なるため、チップ内抵抗比がウェハ面内にてすなわちチ
ップ毎にて大きくばらつく。これらのことは、ＴＣＲの
比についても同じ事が言える。これは、ＴＣＲが線幅に
依存するからである（線幅が大きくなるほどＴＣＲは大
きくなる）。
ｘ２は０．９４７となる。このように、配線幅の細い部
分と太い部分とでは、ウェハ中心付近とウェハ端部とに
おけるエッチングばらつきの抵抗比への寄与の違いが異
なるため、チップ内抵抗比がウェハ面内にてすなわちチ
ップ毎にて大きくばらつく。これらのことは、ＴＣＲの
比についても同じ事が言える。これは、ＴＣＲが線幅に
依存するからである（線幅が大きくなるほどＴＣＲは大
きくなる）。
【００１５】そこで、本発明は上記問題に鑑み、ウェハ
から切り出された基板の上に、下部絶縁膜、パターニン
グされたヒータおよび温度計よりなる抵抗膜、上部絶縁
膜が順次積層されてなるフローセンサにおいて、同一チ
ップ内での抵抗膜間の抵抗比、ＴＣＲ比が、異なるチッ
プ間で（センサ毎に）ばらつくのを極力抑制することを
目的とする。
から切り出された基板の上に、下部絶縁膜、パターニン
グされたヒータおよび温度計よりなる抵抗膜、上部絶縁
膜が順次積層されてなるフローセンサにおいて、同一チ
ップ内での抵抗膜間の抵抗比、ＴＣＲ比が、異なるチッ
プ間で（センサ毎に）ばらつくのを極力抑制することを
目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記したように、配線幅
の細い部分と太い部分とでは、ウェハ中心付近とウェハ
端部とにおけるエッチングばらつきの程度が異なる。エ
ッチングばらつきの値は、抵抗膜の線幅や線間隔に依存
するので、たとえエッチングばらつきの値がウェハ面内
で異なったとしても、全ての抵抗膜の線幅や線間隔が等
しければ、チップ内抵抗比はチップ間で一定になるはず
である。
の細い部分と太い部分とでは、ウェハ中心付近とウェハ
端部とにおけるエッチングばらつきの程度が異なる。エ
ッチングばらつきの値は、抵抗膜の線幅や線間隔に依存
するので、たとえエッチングばらつきの値がウェハ面内
で異なったとしても、全ての抵抗膜の線幅や線間隔が等
しければ、チップ内抵抗比はチップ間で一定になるはず
である。
【００１７】このことは、例えば、上記図６に基づいて
述べた例において、ヒータ５’の線幅および温度計３、
４の線幅Ｗ１、Ｗ２を共に、３μｍとすれば良いことを
意味する。つまり、このようにした場合、上記比ｘ１／
ｘ２＝｛（３−０．３）／（３−０．３）｝／｛（３−
０．４５）／（３−０．４５）｝＝１となり、エッチン
グばらつきの値がウェハ面内で相違していても、この相
違はキャンセルされて、チップ内抵抗比はチップ間で一
定になる。
述べた例において、ヒータ５’の線幅および温度計３、
４の線幅Ｗ１、Ｗ２を共に、３μｍとすれば良いことを
意味する。つまり、このようにした場合、上記比ｘ１／
ｘ２＝｛（３−０．３）／（３−０．３）｝／｛（３−
０．４５）／（３−０．４５）｝＝１となり、エッチン
グばらつきの値がウェハ面内で相違していても、この相
違はキャンセルされて、チップ内抵抗比はチップ間で一
定になる。
【００１８】本発明は、上記した本発明者等の検討結果
に基づく知見に加えて、従来のフローセンサにおける抵
抗膜が、その配線幅の太い細いに関わらず１本の配線と
してパターニングされていたため、上記問題が発生する
ことに着目してなされたものである。
に基づく知見に加えて、従来のフローセンサにおける抵
抗膜が、その配線幅の太い細いに関わらず１本の配線と
してパターニングされていたため、上記問題が発生する
ことに着目してなされたものである。
【００１９】すなわち、請求項１に記載の発明では、基
板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、抵抗膜（３、４、
５）、上部絶縁膜（６）が順次積層されており、前記抵
抗膜は、パターニングされたヒータ（５）と温度計
（３、４）とより構成されてなるフローセンサにおい
て、抵抗膜の少なくとも一部が、複数本の抵抗体（５
ａ）が並列に接続された配線形状となっていることを特
徴とする。
板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、抵抗膜（３、４、
５）、上部絶縁膜（６）が順次積層されており、前記抵
抗膜は、パターニングされたヒータ（５）と温度計
（３、４）とより構成されてなるフローセンサにおい
て、抵抗膜の少なくとも一部が、複数本の抵抗体（５
ａ）が並列に接続された配線形状となっていることを特
徴とする。
【００２０】それによれば、従来、パターニングされた
各抵抗膜間において、配線幅が異なる部分が存在してい
たが、本発明によれば、従来配線幅の太い部分であった
抵抗膜を、複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状
とすることにより、個々の抵抗体の配線幅を、配線幅の
細い部分の抵抗膜に揃えることができる。つまり、各抵
抗膜間の配線幅を略同一にすることができる。
各抵抗膜間において、配線幅が異なる部分が存在してい
たが、本発明によれば、従来配線幅の太い部分であった
抵抗膜を、複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状
とすることにより、個々の抵抗体の配線幅を、配線幅の
細い部分の抵抗膜に揃えることができる。つまり、各抵
抗膜間の配線幅を略同一にすることができる。
【００２１】そのため、従来存在していた配線幅の違い
によるウェハ面内でのエッチングばらつきの相違を、本
発明の構成を採用することにより極力無くすことができ
る。従って、本発明によれば、同一チップ内での抵抗膜
間の抵抗比、ＴＣＲ比が、異なるチップ間でばらつくの
を極力抑制することができる。
によるウェハ面内でのエッチングばらつきの相違を、本
発明の構成を採用することにより極力無くすことができ
る。従って、本発明によれば、同一チップ内での抵抗膜
間の抵抗比、ＴＣＲ比が、異なるチップ間でばらつくの
を極力抑制することができる。
【００２２】また、請求項２に記載の発明においては、
抵抗膜（３〜５）のうちヒータ（５）の少なくとも一部
が、複数本の抵抗体（５ａ）が並列に接続された配線形
状となっていることを特徴とする。
抵抗膜（３〜５）のうちヒータ（５）の少なくとも一部
が、複数本の抵抗体（５ａ）が並列に接続された配線形
状となっていることを特徴とする。
【００２３】上述したように、ヒータは、抵抗膜の中で
もその他の温度計等の部分に比べて、一般に、配線幅が
太いことが必要な部分である。本発明によれば、ヒータ
の少なくとも一部を複数本の抵抗体が並列に接続された
配線形状とすることにより、各抵抗膜間の配線幅を略同
一となるように揃えることができ、請求項１の発明と同
様の効果を実現することができる。
もその他の温度計等の部分に比べて、一般に、配線幅が
太いことが必要な部分である。本発明によれば、ヒータ
の少なくとも一部を複数本の抵抗体が並列に接続された
配線形状とすることにより、各抵抗膜間の配線幅を略同
一となるように揃えることができ、請求項１の発明と同
様の効果を実現することができる。
【００２４】また、請求項３に記載の発明においては、
抵抗膜（３〜５）のうち温度計（３、４）の少なくとも
一部が、複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状と
なっていることを特徴とする。
抵抗膜（３〜５）のうち温度計（３、４）の少なくとも
一部が、複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状と
なっていることを特徴とする。
【００２５】温度計の抵抗値を小さくする等の必要性が
ある場合、従来構成では、温度計の配線幅を太くする必
要がある。場合によっては、ヒータよりも太くする必要
がある。本発明は、そのような場合に好適なものであ
り、温度計の少なくとも一部を複数本の抵抗体が並列に
接続された配線形状とすることにより、各抵抗膜間の配
線幅を略同一となるように揃えることができ、請求項１
の発明と同様の効果を実現することができる。
ある場合、従来構成では、温度計の配線幅を太くする必
要がある。場合によっては、ヒータよりも太くする必要
がある。本発明は、そのような場合に好適なものであ
り、温度計の少なくとも一部を複数本の抵抗体が並列に
接続された配線形状とすることにより、各抵抗膜間の配
線幅を略同一となるように揃えることができ、請求項１
の発明と同様の効果を実現することができる。
【００２６】また、請求項４に記載の発明においては、
抵抗膜のうちヒータ（５）および温度計（３、４）の少
なくとも一方は、複数本の抵抗体（５ａ）が並列に接続
された配線形状を有しており、ヒータと温度計とは、個
々の抵抗体の配線幅と同一の配線幅を有する部分を持っ
ていることを特徴とする。
抵抗膜のうちヒータ（５）および温度計（３、４）の少
なくとも一方は、複数本の抵抗体（５ａ）が並列に接続
された配線形状を有しており、ヒータと温度計とは、個
々の抵抗体の配線幅と同一の配線幅を有する部分を持っ
ていることを特徴とする。
【００２７】それによれば、ヒータと温度計との少なく
とも一部を複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状
とすることによって、ヒータと温度計とで互いの配線幅
が同一の部分を形成することができる。従って、本発明
によっても、同一チップ内での抵抗膜間の抵抗比、ＴＣ
Ｒ比が、異なるチップ間でばらつくのを極力抑制するこ
とができる。
とも一部を複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状
とすることによって、ヒータと温度計とで互いの配線幅
が同一の部分を形成することができる。従って、本発明
によっても、同一チップ内での抵抗膜間の抵抗比、ＴＣ
Ｒ比が、異なるチップ間でばらつくのを極力抑制するこ
とができる。
【００２８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本実施形態に係るフローセ
ンサＳ１の斜視図であり、図２はこのフローセンサＳ１
の断面図であって、図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に
示す図である。また、図３は図２中のＢ部を拡大した断
面図である。
について説明する。図１は、本実施形態に係るフローセ
ンサＳ１の斜視図であり、図２はこのフローセンサＳ１
の断面図であって、図１におけるＡ−Ａ断面を模式的に
示す図である。また、図３は図２中のＢ部を拡大した断
面図である。
【００３０】１は、本発明でいう基板であり、単結晶シ
リコン等で形成された半導体基板より構成されている。
本例では、図２に示す様に、基板１には、一面（図中の
上面）から他面（図中の下面）へと貫通する空洞部１ａ
が形成されている。
リコン等で形成された半導体基板より構成されている。
本例では、図２に示す様に、基板１には、一面（図中の
上面）から他面（図中の下面）へと貫通する空洞部１ａ
が形成されている。
【００３１】基板１の一面上には、空洞部１ａの開口部
を覆うように、下部絶縁膜２が形成されている。この下
部絶縁膜２は、絶縁性のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）等により構成することがで
き、本例では、下側からシリコン窒化膜、シリコン酸化
膜が順次積層形成されてなるものである。
を覆うように、下部絶縁膜２が形成されている。この下
部絶縁膜２は、絶縁性のシリコン窒化膜（ＳｉＮ）やシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）等により構成することがで
き、本例では、下側からシリコン窒化膜、シリコン酸化
膜が順次積層形成されてなるものである。
【００３２】下部絶縁膜２の上には、流体温度計３、測
温体（流量検出体）４、ヒータ（発熱体）５が形成され
ている。これら部材３〜５は、ＰｔやＮｉＣｒ、Ｗ等の
金属（本例ではＰｔ）やポリシリコン等よりなる抵抗膜
として構成されており、これら各抵抗膜３〜５のうち流
体温度計３と測温体４とにより、フローセンサＳ１の温
度計が構成されている。
温体（流量検出体）４、ヒータ（発熱体）５が形成され
ている。これら部材３〜５は、ＰｔやＮｉＣｒ、Ｗ等の
金属（本例ではＰｔ）やポリシリコン等よりなる抵抗膜
として構成されており、これら各抵抗膜３〜５のうち流
体温度計３と測温体４とにより、フローセンサＳ１の温
度計が構成されている。
【００３３】また、図１に示す様に、本例では各抵抗膜
３〜５は平面蛇行形状にパターニングされている。ここ
で、図４は、温度計３、４およびヒータ５の平面パター
ンを示す図である。この図４および上記図３に示すよう
に、抵抗膜３〜５のうちヒータ５は、複数本（図４では
４本）の抵抗体５ａが並列に接続された配線形状となっ
ている。
３〜５は平面蛇行形状にパターニングされている。ここ
で、図４は、温度計３、４およびヒータ５の平面パター
ンを示す図である。この図４および上記図３に示すよう
に、抵抗膜３〜５のうちヒータ５は、複数本（図４では
４本）の抵抗体５ａが並列に接続された配線形状となっ
ている。
【００３４】そして、図４に示すように、ヒータ５にお
ける個々の抵抗体５ａの配線幅と温度計３、４の配線幅
とは同一の幅（例えば３μｍ）となっている。つまり、
ヒータ５を、複数本の抵抗体５ａが並列に接続された配
線形状とすることにより、ヒータ５と温度計３、４との
互いの配線幅を同一としている。
ける個々の抵抗体５ａの配線幅と温度計３、４の配線幅
とは同一の幅（例えば３μｍ）となっている。つまり、
ヒータ５を、複数本の抵抗体５ａが並列に接続された配
線形状とすることにより、ヒータ５と温度計３、４との
互いの配線幅を同一としている。
【００３５】流体温度計３、測温体４およびヒータ５
は、本例では、流体の流れの方向（図１中の白抜き矢印
で示す）に対し、上流側からその順で配置されている。
流体温度計３は、流体の温度を検出するもので、ヒータ
５の熱がその温度検出に影響を及ぼさないようにヒータ
５から十分離隔した位置に配設されている。ヒータ５
は、流体温度計３で検出された温度より一定温度高い基
準温度になるように、図示しない制御回路によって制御
される。
は、本例では、流体の流れの方向（図１中の白抜き矢印
で示す）に対し、上流側からその順で配置されている。
流体温度計３は、流体の温度を検出するもので、ヒータ
５の熱がその温度検出に影響を及ぼさないようにヒータ
５から十分離隔した位置に配設されている。ヒータ５
は、流体温度計３で検出された温度より一定温度高い基
準温度になるように、図示しない制御回路によって制御
される。
【００３６】これら抵抗膜３〜５および下部絶縁膜２の
上には、上部絶縁膜６が形成されている。この上部絶縁
膜６は、下部絶縁膜２と同様に、絶縁性のシリコン窒化
膜やシリコン酸化膜等により構成することができ、本例
では、下側からシリコン酸化膜、シリコン窒化膜が順次
積層形成されてなるものである。
上には、上部絶縁膜６が形成されている。この上部絶縁
膜６は、下部絶縁膜２と同様に、絶縁性のシリコン窒化
膜やシリコン酸化膜等により構成することができ、本例
では、下側からシリコン酸化膜、シリコン窒化膜が順次
積層形成されてなるものである。
【００３７】また、図１に示すように、上記各抵抗膜３
〜５は、基板１の端部まで引き回されており、その引き
回し終端には、金やアルミ等よりなるパッド部７が形成
されている。そして、このパッド部７を介してワイヤボ
ンディング等により、各抵抗膜３〜５は上記制御回路等
に電気的に接続されるようになっている。これらパッド
部７は、上部絶縁膜６に形成された図示しない開口部を
介して各抵抗膜３〜５に電気的に接続されている。
〜５は、基板１の端部まで引き回されており、その引き
回し終端には、金やアルミ等よりなるパッド部７が形成
されている。そして、このパッド部７を介してワイヤボ
ンディング等により、各抵抗膜３〜５は上記制御回路等
に電気的に接続されるようになっている。これらパッド
部７は、上部絶縁膜６に形成された図示しない開口部を
介して各抵抗膜３〜５に電気的に接続されている。
【００３８】こうして、本実施形態では、基板１の上
に、下部絶縁膜２、抵抗膜３〜５、上部絶縁膜６が順次
積層形成されいる。そして、基板１の空洞部１ａ上にお
いては、上記測温体４およびヒータ５が下部絶縁膜２と
上部絶縁膜６とに挟まれて積層されたメンブレン（薄膜
構造部）１０が形成されている。
に、下部絶縁膜２、抵抗膜３〜５、上部絶縁膜６が順次
積層形成されいる。そして、基板１の空洞部１ａ上にお
いては、上記測温体４およびヒータ５が下部絶縁膜２と
上部絶縁膜６とに挟まれて積層されたメンブレン（薄膜
構造部）１０が形成されている。
【００３９】このようなフローセンサＳ１では、流体温
度計３から得られる流体温度よりも一定温度高い温度に
なるようにヒータ５を駆動する。そして、流体が流れる
ことにより、図１の白抜き矢印で示す順流においては、
測温体４は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆
方向である逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、こ
の測温体４と流体温度計３との温度差から流体の流量お
よび流れ方向を検出するものである。このとき、流体温
度計３および測温体４を形成している金属配線の抵抗値
変動から温度を測定（検出）している。
度計３から得られる流体温度よりも一定温度高い温度に
なるようにヒータ５を駆動する。そして、流体が流れる
ことにより、図１の白抜き矢印で示す順流においては、
測温体４は熱を奪われて温度が下がり、白抜き矢印の逆
方向である逆流では熱が運ばれて温度が上がるため、こ
の測温体４と流体温度計３との温度差から流体の流量お
よび流れ方向を検出するものである。このとき、流体温
度計３および測温体４を形成している金属配線の抵抗値
変動から温度を測定（検出）している。
【００４０】次に、上記した本例のフローセンサＳ１の
製造方法について、上記図２を参照して具体的に説明す
る。まず、基板として単結晶のシリコン基板（Ｓｉ原
石）１を用意する。
製造方法について、上記図２を参照して具体的に説明す
る。まず、基板として単結晶のシリコン基板（Ｓｉ原
石）１を用意する。
【００４１】この基板１はチップに分割されていないウ
ェハ状態のものである。ちなみに、例えば、このウェハ
はφ６インチの円盤状のものであり、最終的に、カット
されて切り出されるチップ（基板）のサイズは、約３ｍ
ｍ×６ｍｍ程度のものである。そして、以下、ダイシン
グカット工程までの工程は、当該ウェハに対してチップ
単位毎に施されるものである。
ェハ状態のものである。ちなみに、例えば、このウェハ
はφ６インチの円盤状のものであり、最終的に、カット
されて切り出されるチップ（基板）のサイズは、約３ｍ
ｍ×６ｍｍ程度のものである。そして、以下、ダイシン
グカット工程までの工程は、当該ウェハに対してチップ
単位毎に施されるものである。
【００４２】このウェハ状態の基板１の一面上に、プラ
ズマＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）法または減圧ＣＶＤ（ＬＰ
−ＣＶＤ）法等によりシリコン窒化膜を成膜し、その上
に、ＰＥ−ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜を成膜す
る。これにより、下部絶縁膜２が形成される（下部絶縁
膜形成工程）。
ズマＣＶＤ（ＰＥ−ＣＶＤ）法または減圧ＣＶＤ（ＬＰ
−ＣＶＤ）法等によりシリコン窒化膜を成膜し、その上
に、ＰＥ−ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜を成膜す
る。これにより、下部絶縁膜２が形成される（下部絶縁
膜形成工程）。
【００４３】次に、下部絶縁膜２の上に、抵抗膜３〜５
の材料としてＰｔ膜を蒸着法やスパッタ法等によりに堆
積させ、Ｐｔ膜を、フォトリソグラフ法を用いたイオン
ミリング等によりエッチングし、抵抗膜３〜５の形状に
パターニングし、抵抗膜３〜５を形成する（抵抗膜形成
工程）。
の材料としてＰｔ膜を蒸着法やスパッタ法等によりに堆
積させ、Ｐｔ膜を、フォトリソグラフ法を用いたイオン
ミリング等によりエッチングし、抵抗膜３〜５の形状に
パターニングし、抵抗膜３〜５を形成する（抵抗膜形成
工程）。
【００４４】次に、抵抗膜３〜５および下部絶縁膜２の
上に、ＰＥ−ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜を成膜し
た後、このシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ法ま
たは減圧ＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜を成膜する。
これにより、上部絶縁膜６が形成される（上部絶縁膜成
膜工程）。その後、上記パッド部７の形成のために上部
絶縁膜６に開口を形成し、蒸着やスパッタ等によりパッ
ド部７を形成する。
上に、ＰＥ−ＣＶＤ法等によりシリコン酸化膜を成膜し
た後、このシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ法ま
たは減圧ＣＶＤ法等によりシリコン窒化膜を成膜する。
これにより、上部絶縁膜６が形成される（上部絶縁膜成
膜工程）。その後、上記パッド部７の形成のために上部
絶縁膜６に開口を形成し、蒸着やスパッタ等によりパッ
ド部７を形成する。
【００４５】次に、シリコン基板１の裏面にマスク材
（例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜、図示
せず）を形成し、エッチングして上記空洞部１ａに対応
した開口部を形成した後、シリコン基板１の裏面側を下
部絶縁膜２の下層膜であるシリコン窒化膜が露出するま
で異方性エッチングして空洞部１ａを形成する。
（例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜、図示
せず）を形成し、エッチングして上記空洞部１ａに対応
した開口部を形成した後、シリコン基板１の裏面側を下
部絶縁膜２の下層膜であるシリコン窒化膜が露出するま
で異方性エッチングして空洞部１ａを形成する。
【００４６】このときの終点検出は、例えばエッチング
液にＴＭＡＨ（水酸化４メチルアンモニウム）を用いる
ことにより、シリコンに対してシリコン窒化膜のエッチ
ング速度が非常に小さいため容易に止めることができ
る。
液にＴＭＡＨ（水酸化４メチルアンモニウム）を用いる
ことにより、シリコンに対してシリコン窒化膜のエッチ
ング速度が非常に小さいため容易に止めることができ
る。
【００４７】その後、ウェハ状態の基板１をダイシング
カットすることにより、チップに分割する（ダイシング
カット工程）。このようにして、図１、図２に示すフロ
ーセンサＳ１を適切に複数個製造する、つまり量産する
ことができる。
カットすることにより、チップに分割する（ダイシング
カット工程）。このようにして、図１、図２に示すフロ
ーセンサＳ１を適切に複数個製造する、つまり量産する
ことができる。
【００４８】ところで、上述したように従来、ヒータ５
は、その特性上、抵抗膜の中でもその他の温度計３、４
の部分に比べて配線幅が太いことが必要な部分であっ
た。本実施形態によれば、抵抗膜３〜５のうちヒータ５
を複数本の抵抗体５ａが並列に接続された配線形状とす
ることにより、ヒータ５の抵抗値を実質的に変化させる
ことなく、ヒータ５の配線幅（つまり、個々の抵抗体５
ａの配線幅）と温度計３、４の配線幅とを略同一となる
ように揃えている。
は、その特性上、抵抗膜の中でもその他の温度計３、４
の部分に比べて配線幅が太いことが必要な部分であっ
た。本実施形態によれば、抵抗膜３〜５のうちヒータ５
を複数本の抵抗体５ａが並列に接続された配線形状とす
ることにより、ヒータ５の抵抗値を実質的に変化させる
ことなく、ヒータ５の配線幅（つまり、個々の抵抗体５
ａの配線幅）と温度計３、４の配線幅とを略同一となる
ように揃えている。
【００４９】そのため、従来存在していたヒータと温度
計との配線幅の違いによる同一チップ内でのエッチング
ばらつきの相違を無くすことができる。つまり、本実施
形態の構成を採用することにより、流体温度計３と測温
体４とヒータ５との間で、同一チップ内でのエッチング
ばらつきを略同一にできる。
計との配線幅の違いによる同一チップ内でのエッチング
ばらつきの相違を無くすことができる。つまり、本実施
形態の構成を採用することにより、流体温度計３と測温
体４とヒータ５との間で、同一チップ内でのエッチング
ばらつきを略同一にできる。
【００５０】従って、本実施形態によれば、同一チップ
内での流体温度計３と測温体４とヒータ５との間の抵抗
比（つまり、各抵抗膜間の抵抗比）およびＴＣＲ比が、
異なるチップ間で（つまり、センサ毎に）ばらつくのを
極力抑制することができる。その結果、特性の均一なセ
ンサＳ１が量産可能になる。
内での流体温度計３と測温体４とヒータ５との間の抵抗
比（つまり、各抵抗膜間の抵抗比）およびＴＣＲ比が、
異なるチップ間で（つまり、センサ毎に）ばらつくのを
極力抑制することができる。その結果、特性の均一なセ
ンサＳ１が量産可能になる。
【００５１】例えば、「解決手段」の欄にて比ｘ１／ｘ
２を用いて説明したように、ウェハ中心付近から切り出
されたチップである本フローセンサＳ１とウェハ端部か
ら切り出されたチップである本フローセンサＳ１とで
は、各抵抗膜３〜５間の抵抗比、ＴＣＲ比を略一定にす
ることができる。
２を用いて説明したように、ウェハ中心付近から切り出
されたチップである本フローセンサＳ１とウェハ端部か
ら切り出されたチップである本フローセンサＳ１とで
は、各抵抗膜３〜５間の抵抗比、ＴＣＲ比を略一定にす
ることができる。
【００５２】（他の実施形態）なお、ヒータ５におい
て、複数本の抵抗体５ａが並列に接続された配線形状
は、図５に示すような形状であっても良い。図５では、
ヒータ５の折り返し部では、個々の抵抗体５ａが交差し
て抗し形状をなしている。
て、複数本の抵抗体５ａが並列に接続された配線形状
は、図５に示すような形状であっても良い。図５では、
ヒータ５の折り返し部では、個々の抵抗体５ａが交差し
て抗し形状をなしている。
【００５３】また、従来構成では、温度計３、４の抵抗
値を小さくする等の必要性がある場合など、場合によっ
ては、温度計の配線幅をヒータよりも太くする必要があ
る。このような場合、抵抗膜３〜５のうちヒータ５では
なく温度計３、４の少なくとも一部を複数本の抵抗体が
並列に接続された配線形状としても良い。
値を小さくする等の必要性がある場合など、場合によっ
ては、温度計の配線幅をヒータよりも太くする必要があ
る。このような場合、抵抗膜３〜５のうちヒータ５では
なく温度計３、４の少なくとも一部を複数本の抵抗体が
並列に接続された配線形状としても良い。
【００５４】この場合、上記実施形態の場合と同様に、
各抵抗膜３〜５間の配線幅を略同一となるように揃える
ことができ、同様の効果を実現することができる。ま
た、ヒータ５と温度計３、４の両方を、複数本の抵抗体
が並列に接続された配線形状としても良い。
各抵抗膜３〜５間の配線幅を略同一となるように揃える
ことができ、同様の効果を実現することができる。ま
た、ヒータ５と温度計３、４の両方を、複数本の抵抗体
が並列に接続された配線形状としても良い。
【００５５】要するに、本発明は、抵抗膜の少なくとも
一部が、複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状と
なっていることを主たる特徴とするものであり、それに
よって、各抵抗膜間の配線幅を略同一にすることで、各
抵抗膜間でのウェハ面内でのエッチングばらつきを同程
度とし、目的を達成するものである。
一部が、複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状と
なっていることを主たる特徴とするものであり、それに
よって、各抵抗膜間の配線幅を略同一にすることで、各
抵抗膜間でのウェハ面内でのエッチングばらつきを同程
度とし、目的を達成するものである。
【図１】本実施形態に係るフローセンサの斜視図であ
る。
る。
【図２】図１中のＡ−Ａ概略断面図である。
【図３】図２中のＢ部拡大断面図である。
【図４】上記実施形態における温度計およびヒータの平
面パターンを示す図である。
面パターンを示す図である。
【図５】複数本の抵抗体が並列に接続された配線形状の
変形例を示す図である。
変形例を示す図である。
【図６】従来の温度計およびヒータの平面パターンを示
す図である。
す図である。
１…基板、２…下部絶縁膜、３…流体温度計、４…測温
体、５…ヒータ、５ａ…抵抗体、６…上部絶縁膜。
体、５…ヒータ、５ａ…抵抗体、６…上部絶縁膜。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 和戸 弘幸
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Ｆターム(参考） 2F035 EA08
Claims (4)
- 【請求項１】 基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
抵抗膜（３、４、５）、上部絶縁膜（６）が順次積層さ
れており、前記抵抗膜は、パターニングされたヒータ
（５）と温度計（３、４）とより構成されてなるフロー
センサにおいて、 前記抵抗膜の少なくとも一部が、複数本の抵抗体（５
ａ）が並列に接続された配線形状となっていることを特
徴とするフローセンサ。 - 【請求項２】 基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
抵抗膜（３〜５）、上部絶縁膜（６）が順次積層されて
おり、前記抵抗膜は、パターニングされたヒータ（５）
と温度計（３、４）とより構成されてなるフローセンサ
において、前記ヒータの少なくとも一部が、複数本の抵
抗体（５ａ）が並列に接続された配線形状となっている
ことを特徴とするフローセンサ。 - 【請求項３】 基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
抵抗膜（３〜５）、上部絶縁膜（６）が順次積層されて
おり、前記抵抗膜は、パターニングされたヒータ（５）
と温度計（３、４）とより構成されてなるフローセンサ
において、前記温度計の少なくとも一部が、複数本の抵
抗体が並列に接続された配線形状となっていることを特
徴とするフローセンサ。 - 【請求項４】 基板（１）の上に、下部絶縁膜（２）、
抵抗膜（３〜５）、上部絶縁膜（６）が順次積層されて
おり、前記抵抗膜は、パターニングされたヒータ（５）
と温度計（３、４）とより構成されてなるフローセンサ
において、前記ヒータおよび前記温度計の少なくとも一
方は、複数本の抵抗体（５ａ）が並列に接続された配線
形状を有しており、 前記ヒータと前記温度計とは、個々の前記抵抗体の配線
幅と同一の配線幅を有する部分を持っていることを特徴
とするフローセンサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220174A JP2003035580A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | フローセンサ |
| US10/197,474 US6705160B2 (en) | 2001-07-19 | 2002-07-18 | Flow sensor |
| DE10232651.7A DE10232651B4 (de) | 2001-07-19 | 2002-07-18 | Flusssensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001220174A JP2003035580A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | フローセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003035580A true JP2003035580A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19054034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001220174A Pending JP2003035580A (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | フローセンサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6705160B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003035580A (ja) |
| DE (1) | DE10232651B4 (ja) |
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| JP2009180504A (ja) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Hitachi Ltd | 熱式流体流量センサ |
| CN111323452A (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 西门子股份公司 | 热阻气体传感器 |
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| JP2001183202A (ja) * | 1999-12-22 | 2001-07-06 | Denso Corp | フローセンサおよびその製造方法 |
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| DE4439222C2 (de) * | 1994-11-03 | 1998-05-28 | Bosch Gmbh Robert | Massenflußsensor mit Druckkompensation |
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| US6626037B1 (en) * | 1999-09-03 | 2003-09-30 | Denso Corporation | Thermal flow sensor having improved sensing range |
-
2001
- 2001-07-19 JP JP2001220174A patent/JP2003035580A/ja active Pending
-
2002
- 2002-07-18 DE DE10232651.7A patent/DE10232651B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2002-07-18 US US10/197,474 patent/US6705160B2/en not_active Expired - Fee Related
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| CN111323452A (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 西门子股份公司 | 热阻气体传感器 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10232651B4 (de) | 2014-09-25 |
| US20030015034A1 (en) | 2003-01-23 |
| US6705160B2 (en) | 2004-03-16 |
| DE10232651A1 (de) | 2003-02-20 |
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