(57)【要約】本発明の白金薄膜は、平板状シリコン基板１上に順次形成された絶縁膜３、白金薄膜６であり、絶縁膜３を白金との金属間化合物と白金との間の共晶点が８５０℃以下にない材料からなる酸化物あるいは窒化物を選択することで、ＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃にした。本発明の熱式センサは、上記の白金薄膜を感熱抵抗膜として用いて感熱抵抗体６および温度検知部が形成され、該感熱抵抗体が形成された領域の下方で平板状シリコン基材が部分的に除去されてダイヤフラム部１２が形成して感度を向上させた。
2003102974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状シリコン基板上の絶縁膜上に形成された白金薄膜であって、該白金薄膜の抵抗の温度係数が３５００ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とする白金薄膜。
【請求項２】
平板状シリコン基板上の絶縁膜上に形成された白金薄膜であって、上記絶縁膜のうち上記白金薄膜と接する絶縁膜を構成する材料は、該材料と白金との金属間化合物と白金との共晶点を８５０℃以下にもたない材料であることを特徴とする白金薄膜。
【請求項３】
絶縁膜のうち上記白金薄膜と接する絶縁膜を構成する材料がアルミニウムあるいはジルコニウムの酸化物もしくは窒化物であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の白金薄膜。
【請求項４】
白金薄膜上にさらにアルミニウムあるいはジルコニウムの酸化物もしくは窒化物からなる第２の絶縁膜を形成したことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の白金薄膜。
【請求項５】
平板状シリコン基板の第１の面に配置された絶縁性の支持膜と、該支持膜に感熱抵抗膜からなる感熱抵抗体および温度検知部が形成され、該感熱抵抗体が形成された領域の下方で上記基材が部分的に除去されてダイヤフラム部が形成されてなる熱式センサにおいて、少なくとも感熱抵抗体として請求の範囲第１項または第２項に記載の白金薄膜を用いたことを特徴とする熱式センサ。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、発熱体あるいは発熱体によって加熱された部分から流体への熱伝達現象に基づいて、流体の流速ないしは流量を計測する発熱体自身並びに流量センサ等の熱式センサに関するものである。
背景技術
流体の流速ないしは流量と該流体中に配置された発熱体から流体への熱伝達量との間に成立するほぼ一義的な関数関係を利用して、該熱伝達量に基づいて流体の流速ないしは流量を検出するようにした感熱式流量素子、あるいは該流量検出素子を用いた流量センサは、従来から内燃機関の吸入空気量の検出等に広く用いられている。
第１１図は、例えば特開平４−２９６７号公報に開示されている従来の感熱式流量検出素子の一部断面図、第１２図は保護膜を取り除いた状態における平面図である。図において、１０２はシリコンよりなる平板状基材１０１の裏側から形成された開口部（空洞部）、１０３は平板状基材１０１の表面に設けられた下地膜、１０５は平板状基材１の裏面に設けられた裏面保護膜、１０６及び１０７はそれぞれ下地膜１０３の上に配置された白金よりなる薄膜状の感熱抵抗体であり、これらの感熱抵抗体１０６，１０７ないし下地膜１０３は絶縁性の保護膜１０４で覆われている。ここで、下地膜１０３、保護膜１０４、裏面保護膜１０５はＳｉ３Ｎ４またはＳｉＯ２よりなる絶縁性の膜からなる。なお、感熱抵抗体１０６，１０７の成膜部の下方において平板状基材１０１に形成されている開口部１０２は、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯ２に損傷を与えないエッチング液を用いてシリコンからなる平板状基材１の一部を除去して形成されたものである。
上記のような従来の流量検出素子では、感熱抵抗体１０６，１０７に通電する加熱電流が、感熱抵抗体１０７と温度補償抵抗体１０８の温度差が一定になるように、図示していない制御回路によって一定に維持されている。なお、矢印１１０は空気の流れの方向を示す。
例えば、気流が増加して感熱抵抗体１０７の温度が減少すると、その分だけ感熱抵抗体１０６に流れる電流が増えて、感熱抵抗体１０７と温度補償抵抗体１０８の温度差が一定になるように感熱抵抗体１０６の電流源が制御される。したがって、感熱抵抗体１０６にある電流を流すために該感熱抵抗体１０６に印加される電圧は、感熱抵抗体１０７から気流に伝達される熱が多ければ多いほど、すなわち気流の流速が大きいほど増す。
このように感熱抵抗体１０６に印加される電圧は、計測される気体の流速の関数となるため、気体の流速、あるいは定められた通路内を通過する気体の流量を計測することができる。
以上に述べた計測原理は、感熱抵抗体１０７の抵抗値を流速にかかわらず所定値に保つ定温度差制御の場合であるが、感熱抵抗体１０６への加熱電流を一定にしておいて流速に応じた感熱抵抗体１０７の抵抗値変化からでも流速を検出することができる。
従来の熱式流量センサは上記のように構成されており、白金薄膜の抵抗温度係数（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；以下ＴＣＲと称する）が大きいほど測定感度が高いため、ＴＣＲの大きな白金薄膜が期待されている。しかし、バルク状白金のＴＣＲは３９２０ｐｐｍ／℃であるにもかかわらず、白金薄膜では３０００ｐｐｍ／℃程度にとどまっている。
第１３図に平板状シリコン基板にＳｉＮｘの絶縁性下地膜を形成し、その上にスパッタにより成膜された白金薄膜のＴＣＲを示す。例えば白金膜厚０．２μｍの場合、熱処理温度７００℃で抵抗温度係数は最大となり、３１００ｐｐｍ／℃であるが、それ以上の熱処理温度ではＴＣＲが低下する。また、第１４図には白金薄膜の熱処理後の表面状態を電子顕微鏡で観察した結果を示す。図中（ａ）は８００℃で熱処理したもの、（ｂ）は１０００℃で熱処理したものの表面状態である。図中（ａ）のように８００℃では析出粒子が観察され、図中（ｂ）のように１０００℃では薄膜としては存在せず、白金薄膜すべてが粒子化する。これは、熱処理によって白金と下地膜のＳｉＮｘが反応し、形成されたシリコン白金金属間化合物の融点が８５０℃以下にあることに起因するものと考えられる。すなわち、熱処理温度８００℃ではシリコン白金金属間化合物の一部が部分的に融解して析出が起こり始め、熱処理温度１０００℃ではシリコン白金金属間化合物が完全に融解したために粒子化が起こるためである。
同様の報告がセンサーズアンドアクチュエーターズ  Ａ３０７６（２００１）１−７（Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ３０７６（２００１）１−７）でもなされており、マグネトロンスパッタで成膜した白金薄膜抵抗（膜厚０．３μｍ）のＴＣＲは熱処理温度６００℃で３１００ｐｐｍ／℃となるが熱処理温度６００℃以上では熱処理温度を上げても、ＴＣＲは小さくなる。これらは、白金薄膜と下地膜の間の拡散によって形成される白金の金属間化合物の融点が低いためである。
一方で、車載用熱式センサにおいては、環境への対応からアイドリング時の回転数を下げ、消費ガソリンを減じＣＯ２排出量を低減したい要望があり、１ｇ／ｓの空気流量が計測できる流量センサが必要とされている。車載用の流量センサに白金薄膜を適用する場合、抵抗温度係数が３１００ｐｐｍ／℃では、１ｇ／ｓの流量を計測するための感度が不足していた。
また、実使用においては、水滴などによるショートを防ぐために、白金膜上に保護膜を形成する必要があるが、ＳｉＯ２を主成分とするペースト剤をスピンコートして保護膜を形成し、保護膜安定化の熱処理を実施すると、白金膜厚０．６μｍ以上では保護膜にクラックが入り使用することができないので、白金薄膜は薄い方がよい。
この発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、平板状シリコン基板上に抵抗温度係数が従来よりも大きな白金薄膜を提供し、さらには該白金薄膜を用いて熱式センサを構成することで、感度の高い熱式センサを提供することを目的とする。
発明の開示
本発明の第１の白金薄膜は、平板状シリコン基板上の絶縁膜上に形成された白金薄膜であって、該白金薄膜の抵抗の温度係数が３５００ｐｐｍ／℃以上であるので、この白金薄膜を用いて熱式センサを構成すればセンサの感度が向上する。
本発明の第２の白金薄膜は、平板状シリコン基板上の絶縁膜上に形成された白金薄膜であって、上記絶縁膜のうち上記白金薄膜と接する絶縁膜を構成する材料は、この材料と白金との金属間化合物と白金との共晶点が８５０℃以下にない材料であることを特徴とするもので、このような材料を選択して、平板状シリコン基板に絶縁膜を形成し、その上に白金薄膜を形成して、８５０℃以上で熱処理すると白金薄膜の抵抗の温度係数ＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃以上とすることができ、この白金薄膜を用いて熱式センサを構成すればセンサの感度が向上する。さらに、白金薄膜の膜厚を０．５μｍ以下としているので、スピンコート等の手法により簡便に保護膜を成膜できる。
また、本発明の第１または第２の発明に係る白金薄膜において、絶縁膜のうち上記白金薄膜と接する絶縁膜を構成する材料がアルミニウムあるいはジルコニウムの酸化物もしくは窒化物であるので、白金薄膜形成後に高温（８５０℃以上）で熱処理しても、熱処理中に白金とアルミニウム白金金属間化合物、あるいはジルコニウム白金金属間化合物の一部が融解しないので、すなわち白金とアルミニウム白金金属間化合物との共晶点、あるいは白金とジルコニウム白金金属間化合物との間の共晶点が８５０℃以下にないので、安定な熱処理が可能となり、白金薄膜の抵抗温度係数ＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃以上に制御可能となる。
上記発明に係る白金薄膜において、白金薄膜上にさらにアルミニウムあるいはジルコニウムの酸化物もしくは窒化物からなる第２の絶縁膜を形成したので、第２の絶縁膜形成後に熱処理を施しても白金薄膜の抵抗温度係数ＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃以上に制御可能となる。
本発明の熱式センサは、平板状シリコン基板の第１の面に配置された絶縁性の支持膜と、該支持膜に感熱抵抗膜からなる感熱抵抗体および温度検知部が形成され、該感熱抵抗体が形成された領域の下方で上記基材が部分的に除去されてダイヤフラム部が形成されてなる熱式センサにおいて、少なくとも感熱抵抗体として上記白金薄膜を用いたので、抵抗温度係数ＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃以上に制御することができ、熱式センサの感度が向上する。
発明を実施するための最良の形態
本発明は、従来の白金薄膜がバルク白金のＴＣＲより小さい３１００ｐｐｍ／℃あったため、これを向上する手法を見出したことによる。すなわち、高温で安定に熱処理する、従来ＴＣＲが低下していた熱処理温度である８００℃を越える温度で熱処理を達成できるようにしたものである。具体的には、白金薄膜を高温で安定に熱処理できるように白金薄膜の直下に、白金と金属間化合物を形成した時に、その金属間化合物と白金との共晶点が８５０℃以下にない金属材料を含む酸化物または窒化物を絶縁膜として設け、また同絶縁膜を白金薄膜の直上に設けることで、高温熱処理時に白金薄膜の粒子化を抑制できるようにした。その結果、ＴＣＲが３５００ｐｐｍ／℃以上の、よりバルクに近いＴＣＲを有する白金薄膜が実現でき、熱式センサの感度向上が達成できた。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
実施例１．
第１図は、この発明の一実施例による白金薄膜及び白金薄膜が搭載された熱式センサを説明するための図で、図中（ａ）は熱式センサの一部平面図、（ｂ）は一部断面図である。
図において、１はシリコンよりなる平板状基材であり、３は平板状基材１の表面に設けられた酸化アルミニウム３ａよりなる下地膜としての絶縁膜である。そして、６は絶縁膜３の上に配置された白金よりなる薄膜状の感熱抵抗体であり、これらの感熱抵抗体６ないし絶縁膜３は酸化シリコン膜４ａよりなる絶縁性の保護膜４で覆われている。さらに、感熱抵抗体６の形成された部位の下方の平板状基材１は除去されて空洞部２をなす。ここで、絶縁（下地）膜３は支持膜として作用する。
次に、本実施例の製造プロセスを図を用いて簡単に説明する。第２図は製造プロセスフローを示した図である。図中の（１）〜（８）は工程順を示し、この工程順に対応して説明する。
（１）０．５μｍ厚さの熱酸化膜９付きの、面方位（１００）のシリコンウエハ１（厚さ３８０μｍ）を準備する。
（２）下地膜３として例えばスパッタ法により酸化アルミニウム膜３ａを約２μｍの厚さ、熱酸化膜９上に形成する。
（３）例えばスパッタ法により白金膜６ａを０．２μｍの厚さ、上記酸化アルミニウム膜３ａ上に形成する。
（４）熱処理炉を用いて、大気中で９００℃の温度にて、１時間熱処理する。
（５）フォトリソグラフィー法を用いて、第１図中（ａ）の平面図のように白金膜６ａをパターニングし、感熱抵抗体６と配線部分を形成する（配線は図示していない）。
（６）保護膜４として、酸化シリコン膜４ａを約０．５μｍ、スピンコート法で形成し、その後保護膜安定化の熱処理を行う。
（７）ドライエッチングによりワイヤボンディング用のパッド部１１を開口する。
（８）裏面の酸化膜を開口し、シリコン基材をウェットエッチングにより除去してダイヤフラム１２を形成し、ダイヤフラム下部のシリコン酸化膜を除去し、空洞部２が形成され完成する。
上記プロセスにおいて、第４の工程（４）の熱処理温度を９００℃としたが、第３図にこの熱処理温度と白金薄膜（厚さ０．２μｍ）の抵抗の温度係数との関係を調べた結果を従来のものと対比して示す。熱処理温度９００℃以上（少なくとも８５０℃以上）でＴＣＲが３５００ｐｐｍ／℃以上を得ることができた。
なお、この白金薄膜のＴＣＲは、次のようにして求める。温度測定確度０．０２℃の白金測温抵抗体で温度制御されたフロリナート中で、被測定物である白金薄膜抵抗体に通電し、白金薄膜の抵抗値を四端子法により測定する。この時、フロリナートの測定温度（測定サンプル温度）の温度変化が±０．０２℃以下となる温度安定な白金薄膜抵抗体の抵抗値を白金薄膜抵抗体が発熱しない電流量（０．１ｍＡ）を白金薄膜抵抗体に通電して測定する。温度範囲−２０℃〜８０℃において、５℃毎に各温度で５回測定し、５回の平均抵抗値と平均温度を計算し、最小二乗法により温度範囲−２０℃〜８０℃の白金薄膜抵抗値の直線近似線の傾きと０℃における抵抗値を算出し、この傾きを０℃における抵抗値で除して求める。
上記本実施例では、下地膜３として酸化アルミニウム膜を用いたが、感熱抵抗体６と接触する部分が絶縁体であって、熱処理中に下地膜と白金薄膜の界面にて拡散により白金との金属間化合物を形成し、熱処理中に、白金と該金属間化合物の一部が融解しなければ、高いＴＣＲを得るための熱処理が可能となるため、他のものでもよい。すなわち、白金と該金属間化合物との間の共晶点が８５０℃以下になければ、少なくともＴＣＲ３５００ｐｐｍ／℃の白金薄膜を得ることができる。例えば、下地膜３の材料は、例えば窒化アルミニウムや酸化ジルコニウムあるいは窒化ジルコニウムであっても良い。
実施例２．
第４図は、この発明の一実施例による白金薄膜が搭載された熱式センサを説明するための図で、熱式センサの一部断面図である。
図において、１はシリコンよりなる平板状基材で、熱酸化膜９が形成されており、３は平板状基材１の表面に設けられた絶縁性の下地膜で、酸化アルミニウム３ａと窒化シリコン３ｂの２層からなる。そして、６は下地膜３の上に配置された白金よりなる薄膜状の感熱抵抗体であり、これらの感熱抵抗体６ないし下地膜３は酸化シリコン膜よりなる絶縁性の保護膜４で覆われている。さらに、感熱抵抗体６の形成された部位の下方の平板状基材１は除去されて空洞部２をなす。ここで、絶縁（下地）膜３は支持膜として作用する。
次に、本実施例の製造プロセスを簡単に説明する。
（１）０．５μｍ厚さの熱酸化膜９付きの、面方位（１００）のシリコンウエハ１（厚さ３８０μｍ）を準備する。
（２）例えばスパッタ法により窒化シリコンを１．８μｍ成膜した後に酸化アルミニウム膜を０．２μｍの厚さ、熱酸化膜９上に形成する。
（３）例えばスパッタ法により０．３μｍの厚さの白金膜を上記酸化アルミニウム膜３ａ上に形成する。
（４）熱処理炉を用いて、大気中で１０００℃の温度にて、１時間熱処理する。
（５）フォトリソグラフィー法を用いて、第１図中（ａ）の平面図のように白金膜６ａをパターニングし、感熱抵抗体６と配線部分を形成する（配線は図示していない）。
（６）保護膜４として、酸化シリコン膜４ａを約０．５μｍ、スピンコート法で形成し、その後保護膜安定化の熱処理を行う。
（７）ドライエッチングによりワイヤボンディング用のパッド部１１を開口する。
（８）裏面の酸化膜を開口し、シリコン基材をウェットエッチングにより除去してダイヤフラム１２を形成し、ダイヤフラム下部のシリコン酸化膜を除去し、空洞部２が形成され完成する。
このようにして作成されたに白金薄膜抵抗体は、実施例１で述べたのと同様の効果が得られるため、白金薄膜のＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃以上にできる。
また、下地膜を２層とし、下層に応力コントロールがより容易な窒化シリコンを用いたので、ダイヤフラム部の応力制御がより容易にできる。
なお、ここでは白金膜直下の下地膜３ａに酸化アルミニウムを用いた例を示したが、前記酸化アルミニウムが窒化アルミニウムあるいは酸化ジルコニウムや窒化ジルコニウムを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
実施例３．
第５図は、この発明の一実施例による白金薄膜が搭載された熱式センサを説明するための図で、熱式センサの一部断面図である。実施例１の保護膜４を酸化アルミニウム膜４ｂで形成した例である。
図において、１はシリコンよりなる平板状基材で、熱酸化膜９が形成されており、３は平板状基材１の表面に設けられた絶縁性の下地膜で、酸化アルミニウムからなる。そして、６は下地膜３の上に配置された白金よりなる薄膜状の感熱抵抗体であり、これらの感熱抵抗体６ないし下地膜３は酸化アルミニウム膜４ｂよりなる絶縁性の保護膜４で覆われている。さらに、感熱抵抗体６の形成された部位の下方の平板状基材１は除去されて空洞部２をなす。ここで、絶縁（下地）膜３は支持膜として作用する。
次に、本実施例の製造プロセスを簡単に説明する。
（１）０．５μｍ厚さの熱酸化膜９付きの、面方位（１００）のシリコンウエハ１（厚さ３８０μｍ）を準備する。
（２）例えばスパッタ法により酸化アルミニウム膜３ａを２．０μｍの厚さ、熱酸化膜９上に形成する。
（３）例えばスパッタ法により白金膜を０．５μｍの厚さ、上記酸化アルミニウム膜上に形成する。
（４）フォトリソグラフィー法を用いて、第１図中（ａ）の平面図のように白金膜６ａをパターニングし、感熱抵抗体６と配線部分を形成する（配線は図示していない）。
（５）保護膜４として、酸化アルミニウム膜４ｂを例えばスパッタ法で約１μｍ形成する。
（６）熱処理炉を用いて、大気中で１１００℃の温度にて、１時間熱処理する。
（７）ドライエッチングによりワイヤボンディング用のパッド部１１を開口する。
（８）裏面の酸化膜を開口し、シリコン基材をウェットエッチングにより除去してダイヤフラム１２を形成し、ダイヤフラム下部のシリコン酸化膜を除去し、空洞部２が形成され完成する。
このようにして作成されたに白金薄膜抵抗体は、実施例１で述べたのと同様の効果が得られるため、白金薄膜のＴＣＲを３５００ｐｐｍ／℃以上にできる。
また、白金薄膜からなる感熱抵抗体６を発熱させて使用する場合は、保護膜の信頼性のために保護膜の安定化熱処理が必要となるが、この場合は一回の熱処理で白金薄膜のＴＣＲを大きくすることと保護膜の安定化を兼ねることができるため、保護膜安定化の熱処理を省略できる。
ここでは白金薄膜の直下、直上の膜に酸化アルミニウムを用いた例を示したが、前記酸化アルミニウムが窒化アルミニウムあるいは酸化ジルコニウムや窒化ジルコニウムを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
実施例４．
第６図は、この発明の一実施例による白金薄膜が搭載された熱式センサを説明するための図で、熱式センサの一部断面図である。
図において、１はシリコンよりなる平板状基材で、熱酸化膜９が形成されており、３は平板状基材１の表面に設けられた絶縁性の下地膜で、酸化アルミニウム３ａからなる。そして、６は下地膜３の上に配置された白金よりなる薄膜状の感熱抵抗体であり、これらの感熱抵抗体６ないし下地膜３は窒化シリコン膜４ｃよりなる絶縁性の保護膜４で覆われている。さらに、感熱抵抗体６の形成された部位の下方の平板状基材１は除去されて空洞部２をなす。ここで、絶縁（下地）膜３は支持膜として作用する。
構造は実施例１の第１図で示したものに類似するが、本実施例では保護膜４を一旦酸化アルミニウム４ｂで形成して熱処理後、感熱抵抗体とともにパターニングし、最終的な保護膜として他の膜を形成したものである。
次に、本実施例の製造プロセスを簡単に説明する。
（１）０．５μｍ厚さの熱酸化膜９付きの、面方位（１００）のシリコンウエハ１（厚さ３８０μｍ）を準備する。
（２）例えばスパッタ法により酸化アルミニウム膜３ａを２．０μｍの厚さ、熱酸化膜９上に形成する。
（３）例えばスパッタ法により白金膜を０．５μｍの厚さ、上記酸化アルミニウム膜上に形成する。
（４）保護膜４として、酸化アルミニウム膜４ｂを例えばスパッタ法で約０．２μｍ形成する。
（５）熱処理炉を用いて、大気中で１２００℃の温度にて、１時間熱処理する。
（６）フォトリソグラフィー法を用いて、第１図中（ａ）の平面図のように白金膜６ａを酸化アルミニウム保護膜４ｂとともにパターニングし、感熱抵抗体６と配線部分を形成する（配線は図示していない）。
（７）保護膜４として、下地膜３と感熱抵抗体６を覆うように窒化シリコン膜を例えばスパッタ法で約０．８μｍ形成する。
（８）ドライエッチングによりワイヤボンディング用のパッド部１１を開口し、保護膜の酸化アルミニウム４ｂは除去する。
（９）裏面の酸化膜を開口し、シリコン基材をウェットエッチングにより除去してダイヤフラム１２を形成し、ダイヤフラム下部のシリコン酸化膜を除去し、空洞部２が形成され完成する。
このようにして作成されたに白金薄膜抵抗体は、実施例１で述べたのと同様の効果が得られるため、白金薄膜の抵抗温度係数を３５００ｐｐｍ／℃以上にできる。
また、酸化シリコンであっても応力コントロールは可能であるが、保護膜に応力コントロールがより容易な窒化シリコン膜を用いたので、ダイヤフラム部の応力制御がより容易にできる。
ここではプロセス中に白金膜直下、直上に酸化アルミニウムを用いた例を示したが、前記酸化アルミニウムが窒化アルミニウムあるいは酸化ジルコニウムや窒化ジルコニウムを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
実施例５．
第７図は、この発明の一実施例による白金薄膜が搭載された熱式センサを説明するための図で、熱式センサの一部断面図である。
図において、１はシリコンよりなる平板状基材で、熱酸化膜９が形成されており、３は平板状基材１の表面に設けられた絶縁性の下地膜で、酸化アルミニウム３ａと窒化シリコン３ｂの２層からなる。そして、６は下地膜３の上に配置された白金よりなる薄膜状の感熱抵抗体であり、これらの感熱抵抗体６ないし下地膜３は窒化シリコン膜４ｃよりなる絶縁性の保護膜４で覆われている。さらに、感熱抵抗体６の形成された部位の下方の平板状基材１は除去されて空洞部２をなす。ここで、絶縁（下地）膜は支持膜として作用する。
構造は実施例２の第４図で示したものに類似するが、本実施例では保護膜４を一旦酸化アルミニウム４ｂで形成して熱処理後、感熱抵抗体とともにパターニングし、最終的な保護膜として他の膜を形成したものである。
次に、本実施例の製造プロセスを簡単に説明する。
（１）０．５μｍ厚さの熱酸化膜９付きの、面方位（１００）のシリコンウエハ１（厚さ３８０μｍ）を準備する。
（２）例えばスパッタ法により窒化シリコンを１．８μｍ成膜した後に酸化アルミニウム膜を０．２μｍの厚さ、熱酸化膜９上に形成する。
（３）例えばスパッタ法により白金膜を０．２μｍの厚さ、上記酸化アルミニウム膜上に形成する。
（４）保護膜４として、酸化アルミニウム膜４ｂを例えばスパッタ法で約０．２μｍ形成する。
（５）熱処理炉を用いて、大気中で９００℃の温度にて、１時間熱処理する。
（６）フォトリソグラフィー法を用いて、第１図中（ａ）の平面図のように白金膜６ａを酸化アルミニウムの保護膜４ｂとともにパターニングし、感熱抵抗体６と配線部分を形成する（配線は図示していない）。
（７）保護膜４として、下地膜３と感熱抵抗体６を覆うように窒化シリコン膜４ｃを例えばスパッタ法で約０．８μｍ形成する。
（８）ドライエッチングによりワイヤボンディング用のパッド部１１を開口し、この時保護膜の酸化アルミニウム４ｂは除去する。
（９）裏面の酸化膜を開口し、シリコン基材をウェットエッチングにより除去してダイヤフラム１２を形成し、ダイヤフラム下部のシリコン酸化膜を除去し、空洞部２が形成され完成する。
このようにして作成されたに白金薄膜抵抗体は、実施例１で述べたのと同様の効果が得られるため、白金薄膜の抵抗温度係数を３５００ｐｐｍ／℃以上にできる。
また、酸化シリコンであっても応力コントロールは可能であるが、下地膜、保護膜に応力コントロールがより容易な窒化シリコン膜を用いたので、ダイヤフラム部の応力制御がより容易にできる。
ここではプロセス中に白金膜直下、直上に酸化アルミニウムを用いた例を示したが、前記酸化アルミニウムが窒化アルミニウムあるいは酸化ジルコニウムや窒化ジルコニウムを用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
なお、以上の実施例１乃至５において、図示しなかったが、感熱抵抗体の近傍にはセンサの温度補償のための温度検知部（温度センサ）が従来のように形成されており、本発明においてはこの温度検知部用の感熱抵抗体としても本発明の白金薄膜を用いることができる。
実施例６．
第８図、第９図は、本発明の一実施例による熱式センサのうち流量センサの構成を説明する図で、流体の通路に配設した図である。
図において、２１は流量検出素子で上記実施例１乃至５で示したＴＣＲが３５００ｐｐｍ／℃の白金薄膜抵抗体を用いた流量検出素子、２２は検出管路、２３は流体の通路である主通路、２４は格子状の整流器、２５は制御回路が収められたケース、２６は該流量センサに電源を供給したり出力を取り出すためのコネクタである。なお、矢印１０は通常時の空気流れの方向を示している。
例えば、車載用の流量センサでは、対環境の問題から消費ガソリンを低減するため、アイドリング流量の低流量化が進んでおり、１ｇ／ｓ以下の低流量計測が求められているが、このような流量センサに、ＴＣＲが３１００ｐｐｍ／℃の膜を適用した場合には、低流量の感度不足により、１ｇ／ｓの流量を検出するための精度が悪くなる。
第１０図に、ＴＣＲと流量ドリフトとの関係を示す。すなわち、図において、異なる抵抗温度係数における、流量と流量ドリフト（強制的にヒーター温度センシング抵抗の抵抗値を１％変化させて計測した流量／初期計測流量×１００［％］、耐久評価後の抵抗値変動が０．１％以下で、その時の流量ドリフトが３％以下である領域が精度保証できる範囲。）の関係を調査した結果を示す。このドリフト量は感度に読み替えることができ、ドリフト値が小さいほど感度は高いと言える。この流量ドリフト値が３０％程度以下であれば、信頼性と精度が確保できる。ＴＣＲが３１００ｐｐｍ／℃の場合は、２ｇ／ｓの流量ドリフトは３１％であるが、ＴＣＲが３５００ｐｐｍ／℃の場合は、１ｇ／ｓの流量ドリフトは３０％であり、より低流量の計測が可能となる。
このように、本発明による白金薄膜抵抗体を搭載した熱式流量センサは従来と比して感度が向上する。
ここでは、熱式の流量センサについて述べたが、熱式の他のセンサ、例えば圧力センサ等にも実施例１〜５に係る白金薄膜抵抗体を組み込めば、温度変化に対する抵抗変化を大きくできるので、センサの感度を向上した熱型センサを得ることができる。
産業上の利用可能性
この発明による白金薄膜は熱式のセンサに搭載され、この熱式のセンサは例えば車両用等の内燃機関の吸入空気量計測等の流量センサや圧力センサに利用される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例による白金薄膜を搭載した熱式センサを説明するための模式図で、図中（ａ）は感熱抵抗体の一部平面図、（ｂ）は熱式センサのセンサ素子一部断面図、第２図はその製造プロセスを説明するための図で、図中（１）〜（８）は工程順を示している。第３図は、酸化アルミニウム下地膜上の白金薄膜の抵抗温度係数と熱処理温度の関係を従来のものと対比して説明するための図で、横軸は熱処理温度、縦軸は抵抗温度係数（ＴＣＲ）である。
第４図は、本発明の第２の実施例による熱式センサを説明するためのセンサ素子断面図である。
第５図は、本発明の第３の実施例による熱式センサを説明するためのセンサ素子断面図である。
第６図は、本発明の第４の実施例による熱式センサを説明するためのセンサ素子断面図である。
第７図は、本発明の第５の実施例による熱式センサを説明するためのセンサ素子断面図である。
第８図及び第９図は、本発明の第６の実施例による熱式センサとして流量センサを説明するための図である。
第１０図は、ＴＣＲと流量ドリフトの関係を説明するための図で、横軸は抵抗温度係数（ＴＣＲ）、縦軸は流量ドリフトである。
第１１図は、従来の熱式センサの外観を示したセンサ素子断面図、第１２図は第１１図の熱式センサにおける抵抗体のレイアウトを説明する平面図である。第１３図は、窒化シリコン下地膜上に形成された膜厚の異なる白金薄膜の抵抗温度係数と熱処理温度との関係図で、横軸は熱処理温度、縦軸は抵抗温度係数（ＴＣＲ）である。第１４図は、窒化シリコン下地膜上の白金薄膜の表面状態を示した電子顕微鏡観察結果で、図中（ａ）は８００℃熱処理後の白金薄膜の表面の析出粒子を示した図、（ｂ）は１０００℃熱処理後の白金薄膜の表面の析出粒子を示した図である。
【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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【図１４】
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【国際調査報告】
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