(57)【要約】【課題】流向及び流速の検出精度の向上を図ることを目的とする。【解決手段】主発熱抵抗体と、前記主発熱抵抗体を中心としてＸ軸方向に対向する位置に配置された一対のＸ軸温度検出体と、前記主発熱抵抗体を中心としてＹ軸方向に対向する位置に配置された一対のＹ軸温度検出体と、前記主発熱抵抗体に接続され、前記Ｘ軸温度検出体と前記Ｙ軸温度検出体との間に配置された副発熱抵抗体と、を有する流体センサ。【選択図】図３
2020143903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主発熱抵抗体と、
前記主発熱抵抗体を中心としてＸ軸方向に対向する位置に配置された一対のＸ軸温度検出体と、
前記主発熱抵抗体を中心としてＹ軸方向に対向する位置に配置された一対のＹ軸温度検出体と、
前記主発熱抵抗体に接続され、前記Ｘ軸温度検出体と前記Ｙ軸温度検出体との間に配置された副発熱抵抗体と、
を有する流体センサ。
【請求項２】
前記副発熱抵抗体は、前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に対して４５°の角度をなす位置に配置されている請求項１に記載の流体センサ。
【請求項３】
前記副発熱抵抗体は４つ存在し、Ｘ軸及びＹ軸に対して対称な形状である請求項２に記載の流体センサ。
【請求項４】
前記副発熱抵抗体は、ミアンダ構造である請求項１ないし３いずれか１項に記載の流体センサ。
【請求項５】
前記主発熱抵抗体は、第１発熱抵抗体と第２発熱抵抗体とに分割されており、
前記副発熱抵抗体は４つ存在し、４つの前記副発熱抵抗体のうちの２つが前記第１発熱抵抗体に接続されており、他の２つが前記第２発熱抵抗体に接続されている請求項１ないし４いずれか１項に記載の流体センサ。
【請求項６】
前記第１発熱抵抗体及び前記第２発熱抵抗体は、ミアンダ構造である請求項５に記載の流体センサ。
【請求項７】
前記Ｘ軸温度検出体及び前記Ｙ軸温度検出体は、アルミニウム及びチタンがドーピングされた酸化バナジウムにより形成されている請求項１ないし６いずれか１項に記載の流体センサ。
【請求項８】
前記アルミニウムのドーピング濃度は１〜１０％の範囲内であり、前記チタンのドーピング濃度は１０〜２０％の範囲内である請求項７に記載の流体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気等の流体の流れを検出する流体センサが知られている。このような流体センサとして、熱式の流体センサが知られている。この熱式の流体センサには、ＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）方式の流体センサがある。
【０００３】
ＭＥＭＳ方式の流体センサは、センサチップに形成されたメンブレン（薄膜構造体）の中央にヒータを設け、このヒータの上流側及び下流側に温度検出体（抵抗体）を配置することにより構成されている。検出対象である流体がメンブレン上を流れることにより、ヒータの上流側と下流側とで流体の流れに応じた温度差が生じる。この温度差を、上流側及び下流側に配置された２つの温度検出体で検出することにより、流体の流れを検出することができる。
【０００４】
このような流体センサにおいて、ヒータにより生じる熱の温度分布は、流体の流れが生じていない場合にヒータを中心として対称であることが好ましい。このため、温度分布が均一化に適した各種ヒータ形状が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
また、流体の方向（流向）を検出するために、ヒータを中心としてＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ一対の温度検出体（抵抗体）を配置することにより構成されている（例えば、特許文献３参照）。この構成によれば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向への流体の流れを検出することにより、流向及び流速を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３６８７７２４号
【特許文献２】特許３４６１４６９号
【特許文献３】特開２０１７−６７６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に記載の流体センサでは、ヒータによる熱の温度分布を均一化するように、当該温度分布を、ヒータを中心とした円形とすることが考えられる。しかし、このように温度分布を円形とすると、温度検出体がヒータを中心としたＸ軸及びＹ軸上に配置されていることにより、Ｘ軸又はＹ軸に沿って流体が流れた場合に対して、Ｘ軸及びＹ軸以外の方向から流体が流れた場合では、温度検出体による検出感度が低下する。
【０００８】
このように、特許文献３に記載の流体センサでは、流向及び流速の検出精度の改善が望まれている。
【０００９】
本発明は、流向及び流速の検出精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示の技術は、主発熱抵抗体と、前記主発熱抵抗体を中心としてＸ軸方向に対向する位置に配置された一対のＸ軸温度検出体と、前記主発熱抵抗体を中心としてＹ軸方向に対向する位置に配置された一対のＹ軸温度検出体と、前記主発熱抵抗体に接続され、前記Ｘ軸温度検出体と前記Ｙ軸温度検出体との間に配置された副発熱抵抗体と、を有する流体センサである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流向及び流速の検出精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る流体センサの構造を例示する平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】発熱抵抗体の付近の拡大図である。
【図４】流速がゼロの場合における温度分布の一例を示す図である。
【図５】従来例における温度分布が流体の流れにより変化する様子を例示する図である。
【図６】本実施形態における温度分布が流体の流れにより変化する様子を例示する図である。
【図７】第１センサ出力信号と第２センサ出力信号との関係を例示するグラフであり、（Ａ）は従来例、（Ｂ）は本実施形態に関するグラフである。
【図８】第１変形例に係る流体センサの構造を例示する平面図である。
【図９】第２変形例に係る流体センサの発熱抵抗体の付近の拡大図である。
【図１０】第２変形例に係る流体センサの発熱抵抗体の拡大図である。
【図１１】第３変形例に係る流体センサの構造を例示する平面図である。
【図１２】第３変形例に係る流体センサの発熱抵抗体の付近の拡大図である。
【図１３】酸化バナジウムの抵抗温度係数の温度特性を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１４】
＜第１実施形態＞
［流体センサの構造］
図１は、第１実施形態に係る流体センサ１の構造を例示する平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３は、発熱抵抗体４０の付近の拡大図である。
【００１５】
流体センサ１は、半導体基板１０と、積層構造部２０と、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂと、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂと、発熱抵抗体４０と、固定抵抗体５０ａ〜５０ｄと、ボンディングパッド（以下、パッドという）６０ａ〜６０ｐとを有する。
【００１６】
なお、図１〜図３では、積層構造部２０の直交する２つの辺に平行な軸をＸ軸及びＹ軸とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する積層構造部２０の厚み方向をＺ軸としている。
【００１７】
図２に示すように、半導体基板１０は、開口部１０ｘを有する枠状のシリコン基板である。積層構造部２０は、複数の絶縁膜２１〜２５が積層された構造であり、開口部１０ｘを塞ぐように半導体基板１０上に設けられている。積層構造部２０の平面形状は、例えば、円形である。積層構造部２０において、開口部１０ｘ上の領域を、メンブレン（薄膜構造部）２０ｔと称する。積層構造部２０の厚みは、０．５〜５μｍ程度である。
【００１８】
メンブレン２０ｔの平面形状は、例えば、正方形である。メンブレン２０ｔは、半導体基板１０と接していないため、熱容量が小さく、温度が上昇し易い。メンブレン２０ｔの上面が、検出対象である流体の流れを検出するための検出面である。
【００１９】
積層構造部２０には、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂと、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂと、発熱抵抗体４０と、固定抵抗体５０ａ〜５０ｄとが設けられている。また、積層構造部２０上には、パッド６０ａ〜６０ｐが設けられている。
【００２０】
開口部１０ｘは、半導体基板１０にドライエッチング等を施すことにより形成された円筒状の空洞部である。絶縁膜２１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等からなり、半導体基板１０上に形成されている。絶縁膜２１は、熱酸化法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成される。絶縁膜２１上には、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）等からなる絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２は、熱ＣＶＤ法等により形成される。
【００２１】
絶縁膜２２上には、酸化バナジウム（ＶＯ２）等からなるＸ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂが形成されている。Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂは、例えば、ゾル-ゲル法により形成される。
【００２２】
絶縁膜２２上には、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂを覆うように、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等からなる絶縁膜２３が形成されている。絶縁膜２３は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法により形成される。
【００２３】
絶縁膜２３上には、白金（Ｐｔ）、ニクロム（ＮｉＣｒ）、ポリシリコン等からなる発熱抵抗体４０及び固定抵抗体５０ａ〜５０ｄが形成されている。発熱抵抗体４０及び固定抵抗体５０ａ〜５０ｄは、スパッタリング法等により形成される。
【００２４】
絶縁膜２３上には、発熱抵抗体４０及び固定抵抗体５０ａ〜５０ｄを覆うように、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等からなる絶縁膜２４が形成されている。絶縁膜２４は、スパッタリング法やプラズマＣＶＤ法により形成される。
【００２５】
絶縁膜２４上には、アルミニウム（Ａｌ）や金（Ａｕ）等によりパッド６０ａ〜６０ｐが形成されている。パッド６０ａ〜６０ｐは、スパッタリング法等により形成される。また、絶縁膜２４上には、パッド６０ａ〜６０ｐの他に、配線が形成されている。
【００２６】
絶縁膜２４上には、配線を被覆し、かつパッド６０ａ〜６０ｐの上面の少なくとも一部を露出させるように、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）等からなる絶縁膜２５が形成されている。絶縁膜２５は、低温ＣＶＤ法等により形成される。
【００２７】
また、絶縁膜２３及び絶縁膜２４には、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂをそれぞれ配線に接続するためのコンタクトプラグ２６が形成されている。コンタクトプラグ２６は、絶縁膜２３及び絶縁膜２４にコンタクトホールに、タングステン等の導電性材料を充填することにより形成される。このコンタクトホールは、例えば、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたウェットエッチングにより形成される。Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂを形成する酸化バナジウムは、一部に隙間が存在するので、ウェットエッチング時にバッファードフッ酸が酸化バナジウムの下部層まで侵入する可能性がある。この下部層のエッチングを防止するために、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂの下地層である絶縁膜２４は、バッファードフッ酸に対する耐性が高いシリコン窒化膜（ＳｉＮ）を用いることが好ましい。
【００２８】
図１に示すように、発熱抵抗体４０は、メンブレン２０ｔの中央に形成されている。Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂは、発熱抵抗体４０を中心としてＸ軸方向に対向する位置に形成されている。Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂは、発熱抵抗体４０を中心としてＹ軸方向に対向する位置に形成されている。Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂは、Ｘ軸方向に関する温度差を抵抗値の差として検出する。Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂは、Ｙ軸方向に関する温度差を抵抗値の差として検出する。
【００２９】
Ｘ軸温度検出体３１ａは、配線７１を介してパッド６０ａに接続され、配線７２を介してパッド６０ｂに接続されている。Ｘ軸温度検出体３１ｂは、配線７３を介してパッド６０ｃに接続され、配線７４を介してパッド６０ｄに接続されている。Ｙ軸温度検出体３２ａは、配線７５を介してパッド６０ｅに接続され、配線７６を介してパッド６０ｆに接続されている。Ｙ軸温度検出体３２ｂは、配線７７を介してパッド６０ｇに接続され、配線７８を介してパッド６０ｈに接続されている。
【００３０】
固定抵抗体５０ａ〜５０ｄはそれぞれ、直線を複数回折り返してなるミアンダ構造の抵抗体である。このミアンダ構造は、抵抗値を大きくすることを目的としている。固定抵抗体５０ａは、一端が配線８１を介してパッド６０ｉに接続されており、他端が配線８２を介して固定抵抗体５０ｂの一端に接続されている。固定抵抗体５０ｂの他端は、配線８３を介してパッド６０ｊに接続されている。
【００３１】
固定抵抗体５０ｃは、一端が配線８４を介してパッド６０ｊに接続されており、他端が配線８５を介して固定抵抗体５０ｄの一端に接続されている。固定抵抗体５０ｄの他端は、配線８６を介してパッド６０ｋに接続されている。
【００３２】
固定抵抗体５０ａ〜５０ｄは、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂとでブリッジ回路を構成する。このブリッジ回路を介して、発熱抵抗体４０により生成される熱の温度分布を検出することができる。
【００３３】
例えば、パッド６０ｉとパッド６０ｋのうち一方に電源電圧を付与し、他方をグランド電位とすることによりパッド６０ｊに生じる電位を基準電位とする。また、パッド６０ａとパッド６０ｃとを外部配線で接続し、パッド６０ｂとパッド６０ｄとのうち一方に電源電圧を付与し、他方をグランド電位とする。この場合に、パッド６０ａ及びパッド６０ｃに生じる電位と上記基準電位との差をセンサアンプで検出することにより、第１センサ出力信号が得られる。第１センサ出力信号は、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂの温度差に対応した信号であり、温度差がない場合はほぼゼロとなる。
【００３４】
また、パッド６０ｅとパッド６０ｇとを外部配線で接続し、パッド６０ｆとパッド６０ｈとのうち一方に電源電圧を付与し、他方をグランド電位とする。この場合に、パッド６０ｅ及びパッド６０ｇに生じる電位と上記基準電位との差をセンサアンプで検出することにより、Ｙ方向への温度分布に対応する第２センサ出力信号が得られる。第２センサ出力信号は、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂの温度差に対応した信号であり、温度差がない場合はほぼゼロとなる。
【００３５】
図３に示すように、発熱抵抗体４０は、１つの主発熱抵抗体４１と、４つの副発熱抵抗体４２ａ〜４２ｄとにより構成されている。主発熱抵抗体４１は、メンブレン２０ｔの中央に配置されている。本実施形態では、主発熱抵抗体４１は、第１発熱抵抗体４１ａと、第２発熱抵抗体４１ｂとに分離されている。第１発熱抵抗体４１ａ及び第２発熱抵抗体４１ｂは、それぞれミアンダ構造である。メンブレン２０ｔの中心で交差するようにＸ軸及びＹ軸を定義した場合、第１発熱抵抗体４１ａと、第２発熱抵抗体４１ｂとは、Ｘ軸に対して対称な形状となっている。
【００３６】
副発熱抵抗体４２ａ〜４２ｄは、Ｘ軸及びＹ軸の交点から、Ｘ軸及びＹ軸に対して４５°の角度をなす方向に配置されている。副発熱抵抗体４２ａ〜４２ｄは、それぞれ、発熱抵抗体４０の配線を延長して複数回折り返すことにより形成したミアンダ構造である。
【００３７】
副発熱抵抗体４２ａは、第１発熱抵抗体４１ａの一端に接続されている。副発熱抵抗体４２ｂは、第１発熱抵抗体４１ａの他端に接続されている。すなわち、第１発熱抵抗体４１ａ、副発熱抵抗体４２ａ、及び副発熱抵抗体４２ｂは、１つの配線を部分的にミアンダ状に折り返すことにより形成された形状である。副発熱抵抗体４２ａは、ほぼＸ軸温度検出体３１ａとＹ軸温度検出体３２ａとの間に配置されている。副発熱抵抗体４２ｂは、ほぼＹ軸温度検出体３２ａとＸ軸温度検出体３１ｂとの間に配置されている。副発熱抵抗体４２ａと副発熱抵抗体４２ｂとは、Ｙ軸に対して対称な形状となっている。
【００３８】
副発熱抵抗体４２ｃは、第２発熱抵抗体４１ｂの一端に接続されている。副発熱抵抗体４２ｄは、第２発熱抵抗体４１ｂの他端に接続されている。すなわち、第２発熱抵抗体４１ｂ、副発熱抵抗体４２ｃ、及び副発熱抵抗体４２ｄは、１つの配線を部分的にミアンダ状に折り返すことにより形成された形状である。副発熱抵抗体４２ｃは、ほぼＸ軸温度検出体３１ａとＹ軸温度検出体３２ｂとの間に配置されている。副発熱抵抗体４２ｄは、ほぼＹ軸温度検出体３２ｂとＸ軸温度検出体３１ｂとの間に配置されている。副発熱抵抗体４２ｃと副発熱抵抗体４２ｄとは、Ｙ軸に対して対称な形状となっている。
【００３９】
また、副発熱抵抗体４２ａと副発熱抵抗体４２ｃは、Ｘ軸に対して対称な形状となっている。さらに、副発熱抵抗体４２ｂと副発熱抵抗体４２ｄは、Ｘ軸に対して対称な形状となっている。
【００４０】
副発熱抵抗体４２ａの第１発熱抵抗体４１ａとは反対側の端部は、配線９１を介してパッド６０ｌに接続されている。副発熱抵抗体４２ｂの第１発熱抵抗体４１ａとは反対側の端部は、配線９２を介してパッド６０ｍに接続されている。
【００４１】
副発熱抵抗体４２ｃの第２発熱抵抗体４１ｂとは反対側の端部は、配線９３を介してパッド６０ｎに接続されている。副発熱抵抗体４２ｄの第２発熱抵抗体４１ｂとは反対側の端部は、配線９４を介してパッド６０ｏに接続されている。
【００４２】
パッド６０ｌとパッド６０ｎとは、配線９５を介して接続されている。また、パッド６０ｍとパッド６０ｏとは、配線９６を介して接続されている。なお、パッド６０ｐはダミーパッドである。
【００４３】
パッド６０ｌ及びパッド６０ｎとパッド６０ｍ及びパッド６０ｏとの間に電位差を与えることにより、第１発熱抵抗体４１ａ、副発熱抵抗体４２ａ、及び副発熱抵抗体４２ｂの経路で電流が流れるとともに、第２発熱抵抗体４１ｂ、副発熱抵抗体４２ｃ、及び副発熱抵抗体４２ｄの経路で電流が流れる。これにより、検出面上に、発熱抵抗体４０の発熱による温度分布が生じる。
【００４４】
図１に示すように、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂ、発熱抵抗体４０、固定抵抗体５０ａ〜５０ｄ、パッド６０ａ〜６０ｐ、及び配線７１〜７８，８１〜８６，９１〜９６によるパターンは、Ｘ軸及びＹ軸に対してほぼ対称な形状となっている。
【００４５】
［温度分布］
次に、本実施形態の発熱抵抗体４０により生じる熱の温度分布について説明する。図４は、流速がゼロの場合における温度分布の一例を示す図である。図４において、温度分布Ｄ１は、本実施形態の発熱抵抗体４０による温度分布の形状を示している。温度分布Ｄ０は、副発熱抵抗体４２ａ〜４２ｄが存在せず、主発熱抵抗体４１のみが存在する場合の温度分布の形状を示している。このように、従来の温度分布Ｄ０はほぼ円形であるのに対して、本実施形態では、温度分布Ｄ１は正方形に近い形状となる。
【００４６】
図５は、従来例における温度分布が流体の流れにより変化する様子を例示する図である。図５において、第１の温度分布Ｄ０ａは、流向がＹ軸方向に平行である場合を例示している。第２の温度分布Ｄ０ｂは、流向がＸ軸方向及びＹ軸方向に対して４５°の角度をなす場合を示している。
【００４７】
このように、従来例の場合には、流速がゼロの場合の温度分布Ｄ０の形状がほぼ円形であるので、流速がゼロでない場合には、温度分布は、流向に応じた方向に回転した形状となる。このため、第１の温度分布Ｄ０ａでは、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂの温度差が大きく、前述の第２センサ出力信号が増加する。第２の温度分布Ｄ０ｂでは、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂの温度差が低下し、第２センサ出力信号が減少するとともに、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂの温度差が増加して、第２センサ出力信号が増加する。従来例の場合には、温度分布が第１の温度分布Ｄ０ａから第２の温度分布Ｄ０ｂに変化することによるＸ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂそれぞれの温度差が小さい。このため、第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号がともに小さく、検出感度が低い。
【００４８】
図６は、本実施形態における温度分布が流体の流れにより変化する様子を例示する図である。図６において、第１の温度分布Ｄ１ａは、流向がＹ軸方向に平行である場合を例示している。第２の温度分布Ｄ１ｂは、流向がＸ軸方向及びＹ軸方向に対して４５°の角度をなす場合を示している。
【００４９】
このように、本実施形態の場合には、流速がゼロの場合の温度分布Ｄ０の形状は、円形でなく正方形に近い形状であるので、流速がゼロでない場合には、温度分布は、流向に応じた方向に一部が延伸した形状となる。従来例と同様に、第１の温度分布Ｄ１ａでは、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂの温度差が大きく、第２センサ出力信号が増加する。第２の温度分布Ｄ１ｂでは、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂの温度差が低下し、第２センサ出力信号が減少するとともに、Ｘ軸温度検出体３１ａ，３１ｂの温度差が増加して、第２センサ出力信号が増加する。
【００５０】
しかし、本実施形態の場合には、温度分布が第１の温度分布Ｄ１ａから第２の温度分布Ｄ１ｂに変化することによるＸ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ、Ｙ軸温度検出体３２ａ，３２ｂそれぞれの温度差が大きくなる。これにより、第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号がともに大きくなり、検出感度が向上する。
【００５１】
図７（Ａ）は、従来例における第１センサ出力信号と第２センサ出力信号との関係を例示するグラフである。図７（Ｂ）は、本実施形態における第１センサ出力信号と第２センサ出力信号との関係を例示するグラフである。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、破線は、検出感度の低下が生じない理想状態における第１センサ出力信号及び第１センサ出力信号の値（理想値）を示している。実線は、流速を６ｍ／ｓとした場合におけるシミュレーション値であり、理想値で規格化したものである。
【００５２】
図７（Ａ）に示すように、従来例の場合には、流向がＸ軸方向及びＹ軸方向に対して４５°の角度をなす場合に、検出感度が大きく低下することが分かる。一方、図７（Ｂ）に示すように、本実施形態の場合には、第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号の値が理想値に近づき、検出感度の低下が抑制されることが分かる。したがって、本実施形態では、流向及び流速の検出精度が向上する。
【００５３】
以下に、上記実施形態の各種変形例について説明する。
【００５４】
＜第１変形例＞
図８は、第１変形例に係る流体センサ１ａの構造を例示する平面図である。第１変形例に係る流体センサ１ｂは、メンブレン２０ｔの平面形状がほぼ正方形とされている点が第１実施形態と異なる。その他の構造は、第１実施形態と同様である。このように、メンブレン２０ｔの平面形状は、円形に限られず、正方形等の形状としてもよい。
【００５５】
＜第２変形例＞
図９は、第２変形例に係る流体センサの発熱抵抗体４０の付近の拡大図である。本変形例では、主発熱抵抗体４１の周囲であって、副発熱抵抗体４２ａと副発熱抵抗体４２ｂとの間、副発熱抵抗体４２ｂと副発熱抵抗体４２ｄとの間、副発熱抵抗体４２ｄと副発熱抵抗体４２ｃとの間にそれぞれスリット４３を設けている。このスリット４３の領域では、積層構造部２０が除去されている。その他の構造は、第１実施形態と同様である。
【００５６】
＜第３変形例＞
図１０は、第２変形例に係る流体センサの発熱抵抗体４０ａの拡大図である。本変形例に係る発熱抵抗体４０ａは、主発熱抵抗体４１に含まれる第１発熱抵抗体４１ａ及び第２発熱抵抗体４１ｂ、副発熱抵抗体４２ａ〜４２ｄの形状が、第１実施形態と異なる。本実施形態では、主発熱抵抗体４１は、全体として多重リング状となっている。
【００５７】
＜第４変形例＞
図１１は、第３変形例に係る流体センサ１ｂの構造を例示する平面図である。図１２は、第３変形例に係る流体センサの発熱抵抗体４０ｂの付近の拡大図である。図１２に示すように、本変形例に係る発熱抵抗体４０ｂに含まれる主発熱抵抗体４１は、第１実施形態に係る発熱抵抗体４０とは異なり、分割されておらず、全体としてミアンダ構造となっている。したがって、本変形例では、主発熱抵抗体４１、副発熱抵抗体４２ａ〜４２ｄは、すべて１つの配線を折り返すことにより構成されている。
【００５８】
また、図１１に示すように、本変形例では、パッド６０ｌとパッド６０ｎとを接続するための配線９５、及びパッド６０ｍとパッド６０ｏとを接続するための配線９６は設けられていない。これは、本変形例では、パッド６０ｌ及びパッド６０ｏには電圧を印加せずダミーパッドとし、パッド６０ｍとパッド６０ｎとの間に電位差を与えることにより、発熱抵抗体４０ｂに電流を流す。例えば、パッド６０ｍに電源電圧を付与し、パッド６０ｎをグランド電位とすることにより、矢印Ｉで示すように、副発熱抵抗体４２ｂ、副発熱抵抗体４２ｄ、主発熱抵抗体４１、副発熱抵抗体４２ａ、副発熱抵抗体４２ｃの順に電流が流れる。
【００５９】
［温度検出体の材料］
前述のようにＸ軸温度検出体３１ａ，３１ｂ及びＹ軸温度検出体３２ａ，３２ｂは、材料として酸化バナジウムを用いることが好ましいが、さらに感度の向上を図るには、酸化バナジウムにアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）をドーピングした材料を用いることが好ましい。
【００６０】
図１３は、酸化バナジウムの抵抗温度係数の温度特性を例示するグラフである。抵抗温度係数とは、温度変化に対する抵抗値の変化率を表す値である。
【００６１】
破線は、酸化バナジウムにチタンをドーピングした場合の特性を示す。チタンのドーピング濃度は、１０〜２０％である。実線は、酸化バナジウムにアルミニウム及びチタンをドーピングした場合の特性を示す。アルミニウムのドーピング濃度は１〜１０％の範囲内であり、チタンのドーピング濃度は１０〜２０％の範囲内である。
【００６２】
このように、酸化バナジウムにアルミニウム及びチタンをドーピングすることにより抵抗温度係数が一定となる温度範囲が広がることが分かる。したがって、温度検出体の材料として、アルミニウム及びチタンがドーピングされた酸化バナジウムを用いることにより、感度が向上する。
【００６３】
［副発熱抵抗体の配置箇所］
上記核実施形態では、副発熱抵抗体を、主発熱抵抗体を中心としてＸ軸方向及び前記Ｙ軸方向に対して４５°の角度をなす位置に配置しているが、必ずしも４５°の角度をなす位置でなくてもよい。副発熱抵抗体は、Ｘ軸温度検出体とＹ軸温度検出体との間に配置されていればよい。例えば、温度分布を均一にするために、Ｘ軸温度検出体及びＹ軸温度検出体の感度ばらつきを考慮して、Ｘ軸温度検出体とＹ軸温度検出体との間に配置された副発熱抵抗体を、Ｘ軸温度検出体側又はＹ軸温度検出体側に近づけてもよい。
【００６４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ，１ｂ  流体センサ、１０  半導体基板、１０ｘ  開口部、２０  積層構造部、２０ｔ  メンブレン、２１〜２５  絶縁膜、２６  コンタクトプラグ、３１ａ，３１ｂ  Ｘ軸温度検出体、３２ａ，３２ｂ  Ｙ軸温度検出体、４０，４０ａ，４０ｂ  発熱抵抗体、４１  主発熱抵抗体、４１ａ  第１発熱抵抗体、４１ｂ  第２発熱抵抗体、４２ａ〜４２ｄ  副発熱抵抗体  ４３  スリット、５０ａ〜５０ｄ  固定抵抗体、６０ａ〜６０ｐ  ボンディングパッド、７１〜７８，８１〜８６，９１〜９６  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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