热式流体流量传感器制造技术

本发明专利技术提供一种热式流体流量传感器及其制造方法。在具有由绝缘膜构成的薄膜结构部的热式流体流量传感器中，上述绝缘膜在精细加工的测温电阻体和发热电阻体的上下层叠有具有压缩应力的膜和具有拉伸应力的膜而成。对于发热电阻体(3)、发热电阻体用测温电阻体(4)、上游侧测温电阻体(5A、5B)和下游侧测温电阻体(5C、5D)的下层的绝缘膜，交替层叠了具有压缩应力的膜(第一绝缘膜(14)、第三绝缘膜(16)和第五绝缘膜(18))和具有拉伸应力的膜(第二绝缘膜(15)和第四绝缘膜(17))，且配置了2层以上的具有拉伸应力的膜。利用本发明专利技术的热式流体流量传感器，能够消除应力不均衡，提高检测灵敏度且提高可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热式流体流量传感器及其制造方法，尤其涉及可有效适用于热式流体流量传感器的技术，该热式流体流量传感器适用于測量内燃机的吸入空气的热式流体流量计。
技术介绍
作为设于汽车等的内燃机的电子控制燃料喷射装置来測量吸入空气量的空气流量计所使用的热式流体流量传感器，由于热式流体流量传感器可直接检测质量空气流量， 因此成为主流。其中，尤其利用半导体微加工技术制造出的热式空气流量(air flow)传感器，可降低制造成本且能够以低功率驱动，因此受到瞩目。作为这样的空气流量传感器，例如日本特开平11-194043号公报(专利文献I)公开了如下技木在发热元件(加热器)和温度检测元件(传感器)上使用钼(Pt)、并除去了加热器下部和传感器下部的Si膜的薄膜结构中，用绝缘性层覆盖加热器和传感器的上层和下层，将这些绝缘性层合成的应力作为轻度的拉伸应力。此外，在日本特开平11-271123号公报(专利文献2)中公开了将加热器和传感器的上层及下层做成压缩应力膜和拉伸应力膜的结构，并将该结构层叠成以加热器为中心上下対称的状态。日本特开平11-295127号公报(专利文献3)中公开了如下构造关于流量传感器，在平板上基材的表面形成绝缘性的支承膜，并在该支承膜上配置多个热敏电阻体，用绝缘性的保护膜覆盖热敏电阻体和支承膜。日本特开2002-131106号公报(专利文献4)中公开了如下构造关于热式空气流量计，微加热器具有在形成于单晶硅基板的空洞部上表面设置的薄膜发热部，由该微加热器对流过的测量对象气体进行加热，由发热电阻体、测温电阻体、空气温度测温电阻体和设置成从上下夹着这些电阻体的上部薄膜和下部薄膜构成上述薄膜发热部。上述上部薄膜和下部薄膜的至少ー个形成为含有拉伸应力膜，并且在该拉伸应カ膜的与上述流过的气体相对ー侧层叠形成耐水性的压缩应力膜。专利文献I :日本特开平11-194043号公报专利文献2 :日本特开平11-271123号公报专利文献3 :日本特开平11-295127号公报专利文献4 :日本特开2002-131106号公报
技术实现思路
但是，在上述技术中，没有考虑加工对布线形状的影响，当出于提高灵敏度的要求而要得到高电阻值，来对传感器部的布线进行精细加工时，由于布线宽度和布线间隔的间距变窄，形成于布线上的绝缘膜的覆盖性受损，按平坦膜设计的该绝缘膜的残余应カ值出现偏差。尤其是作为具有拉伸应力的膜，由于使用每单位膜厚的残余应カ非常大的氮化硅膜，因此 较薄地形成膜会使凹凸的影响变大，精细加工出的布线部的残余应カ变化为压缩应力，因此薄膜内的应カ不均衡，由此导致膜产生弯曲，加热器和传感器的电阻值发生变化。根据该加热器和传感器的电阻值计算温度差(ATh)，在电阻值发生了变化的状态下按照设计值进行工作时，会出现由于ATh的降低导致检测精度的降低，由于过多电流的加热器异常加热导致的膜结构体的损坏这些问题。存在为了减少布线的凹凸而使用涂布绝缘膜(Spin on Glass)来进行的平坦化处理、采用CMP法的绝缘膜平坦化技术，但薄膜上的布线的图案疏密度较大，因此薄膜内的绝缘膜的总膜厚在无布线部分和加热器部及精细布线的传感器部差别较大，会产生由于应カ不均衡导致的弯曲。本专利技术的目的在于提供ー种即使在进行布线的精细加工的情况下也能消除因应力不均衡导致的薄膜弯曲、流量测量的检测精度高的热式流体流量传感器。本专利技术的上述及其他目的和新特征，将通过本说明书的记载和附图而得以清楚。简要说明本申请公开的专利技术中的代表性技术方案，如下所示。上述本专利技术的目的通过如下方案来实现，S卩在需要精细加工的传感器的下层的绝缘膜上増加具有的拉伸应カ为用于补足上层拉伸应力不足的量的膜、并调整膜厚。S卩，本专利技术的热式流体流量传感器，其用于测量空气流量，其具有设置在薄膜结构体内的发热电阻体和与上述发热电阻体相邻而设置的测温电阻体，其特征在干在上述发热电阻体和上述测温电阻体的上层和下层具有层叠了第一膜和第二膜而成的绝缘膜，其中，上述第一膜具有拉伸应力，上述第二膜具有压缩应力，至少在上述测温电阻体的下层的上述绝缘膜中，上述第一膜和上述第二膜被交替形成，且上述下层的上述绝缘膜具有2层以上的上述第一膜。本专利技术的另ー种热式流体流量传感器，包括设置在薄膜结构体内的发热电阻体；与上述发热电阻体相邻而设置的测温电阻体；第一绝缘膜，其被设置在上述发热电阻体和上述测温电阻体的上层，且层叠了由氮化硅膜构成的第一膜和由氧化硅膜构成的第二膜；以及第二绝缘膜，其被设置在上述发热电阻体和上述测温电阻体的下层，且依次层叠了由氮化硅膜构成的第三膜、由氧化硅膜构成的第四膜以及由氮化硅膜构成的第五膜。简要说明本申请公开的专利技术中的代表性技术方案所得到的效果，如下所示。通过在传感器下层增加具有的拉伸应力相当于上层拉伸应力的膜，能够实现加热器设计值以上的残余应力，因此能够提供ー种防止发生在包括实施了精细加工的传感器部等的薄膜出现弯曲、电阻值变化小的高精度的热式流体流量传感器。附图说明图I是表示本专利技术实施方式I的热式流体流量传感器的一例子的要部俯视图。图2是表示本专利技术实施方式I的热式流体流量传感器的制造エ序的要部剖视图。图3是接着图2的热式流体流量传感器的制造エ序中的要部剖视图。图4是接着图3的热式流体流量传感器的制造エ序中的要部剖视图。图5是接着图4的热式流体流量传感器的制造エ序中的要部剖视图。图6是接着图5的热式流体流量传感器的制造エ序中的要部剖视图。图7是接着图6的热式流体流量传感器的制造エ序中的要部剖视图。图8是表示安装有本专利技术实施方式I的热式流体流量传感器、且安装于机动车等的内燃机的吸气通路上的热式空气流量计的概略配置图。 图9是将图8的一部分放大了的要部俯视图。图10是图9的B-B线的要部剖视图。图11是表示本专利技术实施方式I的热式流体流量传感器的一例子的电路图。图12是表示本专利技术人与本专利技术的实施方式I的热式流体流量传感器进行比较和研究了的热式流体流量传感器表面的位移量的说明图。图13是表示本专利技术的实施方式I的热式流体流量传感器表面的位移量的说明图。图14是表示布线间距与热式流体流量传感器表面的位移量的关系的说明图。图15是表不累积通电时间和电阻变化率的关系的说明图。图16是表示本专利技术实施方式2的热式流体流量传感器的要部剖视图。具体实施例方式以下的实施方式中，为了便于说明，在有需要时分为多个区段或实施方式来进行说明，但除了特别说明的情况之外，他们相互之间并非毫无关联，其关系为一方是另一方的一部分或全部的变形例、详细或补充说明等。在以下的实施方式中，在提及元件的数目等(包括个数、数值、量、范围等)时，除了特别说明的情况和原理上明确限定特定数目的情况等之外，均不限定为特定数目，也可以特定数目以上或以下。在以下的实施方式中，对于构成要件(也包括要件步骤等)，除了特别说明的情况和原理上明显必须的情况等之外，其余当然未必是必须的。在实施例等中对构成要件等提及“由A构成”吋，除了特别明确表示仅是该要件的情况等之外，当然也不排除除此之外的要件。同样，在以下的实施方式中，在提及构成要件等的形状、位置关系等时，除了特别说明的情况和原理上明确不是那样的情况等之外，也包括实质上与其形状等近似或类似的形状等。这与上述数值和范围的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热式流体流量传感器，其特征在于，包括：设置在薄膜结构体内的发热电阻体；与上述发热电阻体相邻而设置的测温电阻体；第一绝缘膜，其被设置在上述发热电阻体和上述测温电阻体的上层，且层叠了由氮化硅膜构成的第一膜和由氧化硅膜构成的第二膜；以及第二绝缘膜，其被设置在上述发热电阻体和上述测温电阻体的下层，且依次层叠了由氮化硅膜构成的第三膜、由氧化硅膜构成的第四膜以及由氮化硅膜构成的第五膜。

【技术特征摘要】
2008.12.08 JP 2008-3123591.一种热式流体流量传感器，其特征在于，包括 设置在薄膜结构体内的发热电阻体； 与上述发热电阻体相邻而设置的测温电阻体； 第一绝缘膜，其被设置在上述发热电阻体和上述测温电阻体的上层，且层叠了由氮化硅膜构成的第一膜和由氧化硅膜构成的第二膜；以及 第二绝缘膜，其被设置在上述发热电阻体和上述测温电阻体的下层，且依次层叠了由氮化硅膜构成的第三膜、由氧化硅膜构成的第四膜以及由氮化硅膜构成的第五膜。2.根据权利要求I所述的热式流体流量传感器，其特征在于 上述第一膜、上述第三膜以及上述第五膜在室温下的残余应カ是拉伸应力。3.根据权利要求I所述的热式流体流量传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐久间宪之，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：