JP2518352B2 - 半導体流速センサ - Google Patents
半導体流速センサInfo
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- JP2518352B2 JP2518352B2 JP63133080A JP13308088A JP2518352B2 JP 2518352 B2 JP2518352 B2 JP 2518352B2 JP 63133080 A JP63133080 A JP 63133080A JP 13308088 A JP13308088 A JP 13308088A JP 2518352 B2 JP2518352 B2 JP 2518352B2
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- Japan
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- heating element
- stopper layer
- flow velocity
- layer
- velocity sensor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体基板上に発熱体と温度検出素子と
を形成した半導体流速センサに関し、特に発熱体と温度
検出素子を設けた半導体層を薄くした改良にかかわる。
を形成した半導体流速センサに関し、特に発熱体と温度
検出素子を設けた半導体層を薄くした改良にかかわる。
第６図及び第７図は例えば特開昭60-1525号公報に示
された従来の半導体流速センサを示す平面図及び断面図
である。図において、１はシリコンからなる半導体基板
で、下半部はｎ型領域1aからなるが、上半部はｐ型不純
物拡散領域1bにされている。２は領域1bに拡散抵抗によ
り形成された発熱素子で、流体の流れ方向Ｆに対し下流
端に位置している。３及び４は領域1bに形成されたダイ
オードからなる第１及び第２の温度検出素子、５はSiO2
からなる絶縁膜、６はアルミ蒸着による電極、７はSiO2
などからなる保護膜である。なお、電極６部上の保護膜
７は除去されている。基板１の下面には中央にエツチン
グにより凹部８が形成され、上部を薄くしてある。これ
により、温度勾配を大きくし、センサ自体の熱容量が小
さくなることにより応答性を改善している。
された従来の半導体流速センサを示す平面図及び断面図
である。図において、１はシリコンからなる半導体基板
で、下半部はｎ型領域1aからなるが、上半部はｐ型不純
物拡散領域1bにされている。２は領域1bに拡散抵抗によ
り形成された発熱素子で、流体の流れ方向Ｆに対し下流
端に位置している。３及び４は領域1bに形成されたダイ
オードからなる第１及び第２の温度検出素子、５はSiO2
からなる絶縁膜、６はアルミ蒸着による電極、７はSiO2
などからなる保護膜である。なお、電極６部上の保護膜
７は除去されている。基板１の下面には中央にエツチン
グにより凹部８が形成され、上部を薄くしてある。これ
により、温度勾配を大きくし、センサ自体の熱容量が小
さくなることにより応答性を改善している。
上記のような従来の半導体流速センサでは、基板１を
エツチングして凹部８を形成するのに、深さにばらつき
があるので深くできず、上部の薄肉部の厚さが余り薄く
できなく、横方向の熱抵抗が小さく、発熱体２の温度を
上げると流体温度検出素子３、４の温度が上り、流速検
出精度が低下するという問題点があつた。さらに、熱容
量が余り小さくならず、応答性もそれだけ下がるという
問題点があつた。
エツチングして凹部８を形成するのに、深さにばらつき
があるので深くできず、上部の薄肉部の厚さが余り薄く
できなく、横方向の熱抵抗が小さく、発熱体２の温度を
上げると流体温度検出素子３、４の温度が上り、流速検
出精度が低下するという問題点があつた。さらに、熱容
量が余り小さくならず、応答性もそれだけ下がるという
問題点があつた。
この発明は、このような問題点を解決するためになさ
れたもので、半導体基板の上方の発熱素子が形成された
層の横方向の熱抵抗を大きくし、発熱素子の熱容量が小
さくでき発熱素子から温度検出素子への熱伝導損失が減
少され、ドリフトが小さく応答性が向上され発熱素子か
ら流体への熱伝達率が上がり感度が増大する半導体流速
センサを得ることを目的としている。
れたもので、半導体基板の上方の発熱素子が形成された
層の横方向の熱抵抗を大きくし、発熱素子の熱容量が小
さくでき発熱素子から温度検出素子への熱伝導損失が減
少され、ドリフトが小さく応答性が向上され発熱素子か
ら流体への熱伝達率が上がり感度が増大する半導体流速
センサを得ることを目的としている。
この発明にかかる半導体流速センサは、半導体基板上
に絶縁層からなるエツチングストツパ層を形成し、この
ストツパ層上に温度検出素子と発熱素子を形成し、これ
らの温度検出素子と発熱素子及びストツパ層上に保護膜
を形成し、半導体基板の裏側から上記発熱素子部に対応
する範囲でエツチングによりストツパ層に達する凹部を
形成し、保護膜と絶縁層に発熱素子の両側位置のスリツ
トを設け凹部に連通させたものである。
に絶縁層からなるエツチングストツパ層を形成し、この
ストツパ層上に温度検出素子と発熱素子を形成し、これ
らの温度検出素子と発熱素子及びストツパ層上に保護膜
を形成し、半導体基板の裏側から上記発熱素子部に対応
する範囲でエツチングによりストツパ層に達する凹部を
形成し、保護膜と絶縁層に発熱素子の両側位置のスリツ
トを設け凹部に連通させたものである。
この発明においては、発熱素子部は、下方の半導体基
板は凹部により除かれており、薄厚さのストツパ層上に
あり、かつ、両側にスリツトが設けられており、横方向
の熱抵抗が極めて大きく、発熱素子の熱容量が小さくて
よく、温度検出素子への熱伝導損失が減少し流速変化に
対する応答性が向上する。
板は凹部により除かれており、薄厚さのストツパ層上に
あり、かつ、両側にスリツトが設けられており、横方向
の熱抵抗が極めて大きく、発熱素子の熱容量が小さくて
よく、温度検出素子への熱伝導損失が減少し流速変化に
対する応答性が向上する。
第１図及び第２図はこの発明による半導体流速検出セ
ンサの一実施例を示す平面図及び断面図である。図にお
いて、11は半導体基板で、上部の絶縁層からなるエツチ
ングストツパ層（以下「ストツパ層」と称する）12上
に、温度検出素子14と発熱素子15とが流体の流れ方向Ｆ
に対し間隔をあけて形成され、それぞれ複数条のトリミ
ング溝14aと15aとが設けられ、抵抗値を調整している。
16、17は電極、18は各素子14、15ストツパ層12を覆う保
護膜である。ストツパ層12及び保護膜18には、発熱素子
15の両側位置にスリツト19が設けられている。基板11に
は、裏面からのエツチングによりストツパ層に達する凹
部20が形成されており、スリツト19に連通している。
ンサの一実施例を示す平面図及び断面図である。図にお
いて、11は半導体基板で、上部の絶縁層からなるエツチ
ングストツパ層（以下「ストツパ層」と称する）12上
に、温度検出素子14と発熱素子15とが流体の流れ方向Ｆ
に対し間隔をあけて形成され、それぞれ複数条のトリミ
ング溝14aと15aとが設けられ、抵抗値を調整している。
16、17は電極、18は各素子14、15ストツパ層12を覆う保
護膜である。ストツパ層12及び保護膜18には、発熱素子
15の両側位置にスリツト19が設けられている。基板11に
は、裏面からのエツチングによりストツパ層に達する凹
部20が形成されており、スリツト19に連通している。
上記流速センサの製造は、第３図に示すようにして行
う。まず、第３図（ａ）のように、ｐ型シリコンからな
る半導体基板11の表面及び裏面に、熱酸化法、CVD又は
スパツタなどによる絶縁層（SiO2、Si3N4など）からな
るストツパ層12及び絶縁層13を形成する。
う。まず、第３図（ａ）のように、ｐ型シリコンからな
る半導体基板11の表面及び裏面に、熱酸化法、CVD又は
スパツタなどによる絶縁層（SiO2、Si3N4など）からな
るストツパ層12及び絶縁層13を形成する。
次に第３図（ｂ）のように、ストツパ層12上に蒸着、
スパツタ、CVDなどにより白金（Pt）、ニツケルなどの
金属層を形成し、ホトエツチングなどによりパターン化
し、温度検出素子14、発熱素子15を形成する。双方の素
子14、15にはトリミング溝14a、15aが設けられ、抵抗値
を調整している。各素子14、15に電極16、17を設ける。
スパツタ、CVDなどにより白金（Pt）、ニツケルなどの
金属層を形成し、ホトエツチングなどによりパターン化
し、温度検出素子14、発熱素子15を形成する。双方の素
子14、15にはトリミング溝14a、15aが設けられ、抵抗値
を調整している。各素子14、15に電極16、17を設ける。
第３図（Ｃ）のように、各素子14、15及びストツパ層
12をCVDなどによる保護膜（SiO2、Si3N4）18で覆う。
12をCVDなどによる保護膜（SiO2、Si3N4）18で覆う。
つづいて、第３図（ｄ）のように上方からホトエツチ
ングによりストツプ層12と保護膜18に、発熱素子15の両
側位置にスリツト19を設ける。電極16、17部上の保護膜
18は除去する。また、絶縁層13を下方からホトエツチン
グにより、発熱素子15及び両スリツト19にまたがる範囲
の下方位置を開口する。
ングによりストツプ層12と保護膜18に、発熱素子15の両
側位置にスリツト19を設ける。電極16、17部上の保護膜
18は除去する。また、絶縁層13を下方からホトエツチン
グにより、発熱素子15及び両スリツト19にまたがる範囲
の下方位置を開口する。
ついで、第２図に示すように、半導体基板11を裏面か
らエツチングし、ストツパ層12に達する凹部20を形成
し、両スリツト19に連通させる。
らエツチングし、ストツパ層12に達する凹部20を形成
し、両スリツト19に連通させる。
温度検出素子14及び発熱素子15は抵抗温度係数の大き
い白金、又はニツケルなどからなり、発熱素子15は温度
検出素子14より一定温度高い温度になるよう電気回路が
構成されている。発熱素子15から流体への熱伝達量は流
速の関数となるので、発熱素子15に流れる加熱電流を検
出することで、流通の測定が実現できる。
い白金、又はニツケルなどからなり、発熱素子15は温度
検出素子14より一定温度高い温度になるよう電気回路が
構成されている。発熱素子15から流体への熱伝達量は流
速の関数となるので、発熱素子15に流れる加熱電流を検
出することで、流通の測定が実現できる。
上記基板11はエツチングにより凹部20部がストツパ層
12に達した正確な深さに形成され、上部の薄厚さのスト
ツプ層12と保護膜18とに発熱素子15が挾まれており、両
側にはスリツト19が設けられている。これにより、発熱
素子15に対する横方向の熱抵抗が極めて大きくなり、発
熱素子15の熱容量が小さくてよくなる。
12に達した正確な深さに形成され、上部の薄厚さのスト
ツプ層12と保護膜18とに発熱素子15が挾まれており、両
側にはスリツト19が設けられている。これにより、発熱
素子15に対する横方向の熱抵抗が極めて大きくなり、発
熱素子15の熱容量が小さくてよくなる。
なお上記実施例では、ストツパ層12上の温度検出素子
14、発熱素子15は金属材の付着によつたが、これに限ら
ず、ストツパ層上に単結晶シリコン層を形成し、このシ
リコン層にポロンイオン注入などにより拡散抵抗を形成
し、この拡散抵抗を温度検出素子及び発熱素子にし、他
の部分のシリコン層はエツチング除去してもよい。
14、発熱素子15は金属材の付着によつたが、これに限ら
ず、ストツパ層上に単結晶シリコン層を形成し、このシ
リコン層にポロンイオン注入などにより拡散抵抗を形成
し、この拡散抵抗を温度検出素子及び発熱素子にし、他
の部分のシリコン層はエツチング除去してもよい。
また、上記実施例では温度検出素子14を１個設けた
が、発熱素子15から接近した位置と遠ざかつた位置との
２個を設けた場合にも適用できるものである。
が、発熱素子15から接近した位置と遠ざかつた位置との
２個を設けた場合にも適用できるものである。
以上のようにこの発明によれば、半導体基板上に絶縁
層からなるエツチングストツパ層を形成し、この上に温
度検出素子と発熱素子を形成し、これらの素子を保護膜
で覆い、上記半導体基板を裏面からエツチングによりス
トツパ層に達する凹部を形成し、保護膜とストツパ層
に、発熱素子の両側位置にスリツトを設け凹部に連通さ
せたので、発熱素子に対する横方向の熱抵抗が極めて大
きくなり、発熱素子の熱容量が小さくでき、温度検出素
子への熱伝導損失が減少され、ドリフトが小さく応答性
が向上され、発熱素子から横方向への熱伝導損失が減少
し、流速感度が増大される。また、消費電力が低減され
る。
層からなるエツチングストツパ層を形成し、この上に温
度検出素子と発熱素子を形成し、これらの素子を保護膜
で覆い、上記半導体基板を裏面からエツチングによりス
トツパ層に達する凹部を形成し、保護膜とストツパ層
に、発熱素子の両側位置にスリツトを設け凹部に連通さ
せたので、発熱素子に対する横方向の熱抵抗が極めて大
きくなり、発熱素子の熱容量が小さくでき、温度検出素
子への熱伝導損失が減少され、ドリフトが小さく応答性
が向上され、発熱素子から横方向への熱伝導損失が減少
し、流速感度が増大される。また、消費電力が低減され
る。
第１図及び第２図はこの発明による半導体流速センサの
一実施例の平面図及び正面断面図、第３図は第１図の流
速センサの製造方法を工程順に示す説明図、第４図及び
第５図は従来の半導体流速センサの平面図及び正面断面
図である。 図中、11は半導体基板、12はエツチングストツパ層、14
は温度検出素子、15は発熱素子、18は保護膜、19はスリ
ツト、20は凹部である。 尚、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
一実施例の平面図及び正面断面図、第３図は第１図の流
速センサの製造方法を工程順に示す説明図、第４図及び
第５図は従来の半導体流速センサの平面図及び正面断面
図である。 図中、11は半導体基板、12はエツチングストツパ層、14
は温度検出素子、15は発熱素子、18は保護膜、19はスリ
ツト、20は凹部である。 尚、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁層からなるエツチングストツパ層が上
面に形成された半導体基板、上記ストツパ層上に形成さ
れ、相互が流体の流れ方向に間隔をあけて配置された発
熱素子と少なくとも１個の温度検出素子、これらの素子
及び上記ストツパ層を覆つて形成された保護膜を備え、
上記半導体基板は、裏面から上記発熱素子に対応する位
置にエツチングにより上記ストツパ層に達する深さの凹
部が設けられ、上記保護膜とストツパ層には、上記発熱
素子の両側位置にスリツトを設け上記凹部に連通させた
ことを特徴とする半導体流速センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63133080A JP2518352B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体流速センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63133080A JP2518352B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体流速センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301121A JPH01301121A (ja) | 1989-12-05 |
| JP2518352B2 true JP2518352B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=15096381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63133080A Expired - Fee Related JP2518352B2 (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体流速センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518352B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6450025B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-09-17 | Denso Corporation | Micro-heater and airflow sensor using the same |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP63133080A patent/JP2518352B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6450025B1 (en) | 1998-03-20 | 2002-09-17 | Denso Corporation | Micro-heater and airflow sensor using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01301121A (ja) | 1989-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |