(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、
引っ張り応力を有し前記発熱抵抗体とは配線幅が異なる測温抵抗体と、
前記発熱抵抗体および前記測温抵抗体のそれぞれの上層および下層に設けられ、引っ張り応力を有する複数の第１絶縁膜と、圧縮応力を有する複数の第２絶縁膜と、を含む絶縁層と、を有し、
前記絶縁層のうち、前記発熱抵抗体または前記測温抵抗体のうち配線幅の太い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値が、前記発熱抵抗体または前記測温抵抗体のうち配線幅の細い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値よりも圧縮側であることを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項２】
請求項１において、
前記絶縁層は、圧縮応力を有する絶縁膜であって、前記配線幅の太い配線の上部の膜厚が前記配線幅の細い配線の上部の膜厚よりも厚い応力調整層をさらに有することを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項３】
請求項２において、
前記応力調整層は、前記発熱抵抗体および前記測温抵抗体と接して設けられることを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項４】
請求項２において、
前記応力調整層は、酸化シリコン膜からなることを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項５】
請求項１において、
前記絶縁層は、引っ張り応力を有する絶縁膜であって、前記配線幅の太い配線の上部に設けられ、前記配線幅の細い配線の上部には設けられない応力調整層をさらに有することを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項６】
請求項５において、
前記応力調整層は、窒化シリコン膜または窒化アルミニウム膜からなることを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項７】
請求項１において、
前記発熱抵抗体の配線幅は、前記測温抵抗体の配線幅よりも太いことを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項８】
請求項１において、
前記発熱抵抗体および前記測温抵抗体は、モリブデン、アルファタンタル、チタン、タングステン、コバルト、ニッケル、鉄、ニオブ、ハフニウム、クロム、ジルコニウム、白金、ベータタンタルのうちのいずれかを主成分とする金属膜、窒化タンタル、窒化モリブデン、窒化タングステン、窒化チタンのうちのいずれかを主成分とする金属窒化化合物、タングステンシリサイド、モリブデンシリサイド、コバルトシリサイド、ニッケルシリサイドのうちのいずれかを主成分とする金属シリサイド化合物、または、燐もしくはボロンをドープしたポリシリコンであることを特徴とする請求項１に記載の熱式流体流量センサ。
【請求項９】
引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、
引っ張り応力を有し前記発熱抵抗体よりも配線幅が細い測温抵抗体と、
前記発熱抵抗体および前記測温抵抗体の上層に設けられ、圧縮応力を有し、前記発熱抵抗体が設けられる部分の上部の膜厚が前記測温抵抗体の設けられる部分の膜厚よりも厚い応力調整層と、を有することを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項１０】
請求項９において、
前記応力調整層は、前記発熱抵抗体および前記測温抵抗体と接することを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項１１】
請求項９において、
前記応力調整層は、酸化シリコン膜からなることを特徴とする熱式流体流量センサ。
【請求項１２】
（ａ）半導体基板の上層に、それぞれが引っ張り応力を有する複数の第１絶縁膜と、それぞれが圧縮応力を有する複数の第２絶縁膜と、を含む絶縁層を形成する工程と、
（ｂ）半導体基板の上層に、引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、引っ張り応力を有し前記発熱抵抗体とは配線幅の異なる測温抵抗体と、を形成する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後に、前記絶縁層のうち、前記発熱抵抗体または前記測温抵抗体のうち配線幅の太い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値を、前記発熱抵抗体または前記測温抵抗体のうち配線幅の細い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値よりも圧縮側にする工程と、を有することを特徴とする熱式流体流量センサの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記工程（ｃ）は、前記複数の第２絶縁膜のうち少なくとも１つを、ＣＭＰ法を用いて研磨する工程であることを特徴とする熱式流体流量センサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２において、
前記工程（ｃ）は、前記複数の第２絶縁膜のうち少なくとも１つについて、前記配線幅の細い配線の上部に位置する部分をドライエッチングで除去する工程であることを特徴とする熱式流体流量センサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２において、
前記工程（ｃ）は、前記複数の第１絶縁膜のうち少なくとも１つについて、前記配線幅の太い配線の上部に位置する部分をドライエッチングで除去する工程であることを特徴とする熱式流体流量センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱式流体流量センサおよびその製造方法に関し、特に、異なる配線幅の複数の配線を有する熱式流体流量センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車などの内燃機関の電子制御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流量計に用いられる熱式流体流量センサとしては、熱式のものが質量空気量を直接検知できることから主流となってきている。
【０００３】
この中で特に半導体マイクロマシンニング技術により製造された熱式空気流量（エアフロー）センサが、コストを低減でき且つ低電力で駆動することができることから注目されてきた。
【０００４】
このようなエアフローセンサの従来技術としては、例えば特許文献１に開示されているものがあり、発熱素子（ヒータ）および温度検出素子（センサ）に白金（Ｐｔ）を用い、ヒータおよびセンサ下部のＳｉ膜を除去したダイヤフラム構造において、ヒータおよびセンサの上層および下層を絶縁膜で覆い、これら絶縁膜の合成した応力を軽度の引張り応力とする技術を開示している。また、特許文献２では、ヒータおよびセンサの上層および下層を圧縮応力と引張り応力との積層構成とし、この膜構成を対称に配置することで、熱ストレスに対して強い構造を形成している。
【０００５】
また、エアフローセンサに関する他の従来技術として、特許文献３がある。特許文献３では、流体温度検出体（センサ）とヒータの間を絶縁するためシリコン酸化膜を堆積させる工程が開示されている。その際、センサおよびヒータのパターンの影響でシリコン酸化膜の表面に凹凸ができるため、この凹凸を除去する目的でシリコン酸化膜の表面にＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を行い、シリコン酸化膜を平坦化する工程が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１―１９４０４３号公報
【特許文献２】特開２００１―１５３７０５号公報
【特許文献３】特開２００１―１６５７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１および２においては、ダイヤフラム全体の応力制御に関して記載されているが、ヒータとセンサの形状を考慮した応力制御までは行っていない。そのため、特許文献１および２に開示の応力制御技術だけでは、限られた領域に配置されたヒータおよびセンサを形成する金属材料の応力によって、配線上の平均応力がゼロではなくなり、その結果、ダイヤフラム全体の応力制御を行ったにも関わらず、そりが発生してしまう。通常同一材料で形成するヒータおよびセンサは、それぞれの抵抗値を異ならせるため、それぞれの配線幅も通常異なる。その際、配線の材料が有する応力によって、配線幅が太くなるほどその配線近傍により大きな反りが生じる。結果として、太い配線と細い配線の境界において応力の不均衡によるたわみが生じ、ヒータ加熱による熱影響を受けヒータおよびセンサの抵抗値が変化する課題がある。
【０００８】
なお、特許文献３には、ＣＭＰを用いた平坦化工程に関する記載はあるものの、応力制御について特段の記載および考察は開示されていない。
【０００９】
以上を踏まえ、本発明の目的は、異なる配線幅の配線を有する熱式流体流量センサにおいて、より流量計測の検出精度の高い熱式流体流量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明による課題を解決するための手段のうち、代表的なものを例示すれば以下の通りである。
【００１１】
第１に、熱式流体流量センサであって、引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、引っ張り応力を有し発熱抵抗体とは配線幅が異なる測温抵抗体が設けられる配線層と、配線層の上層および下層に設けられ、それぞれが引っ張り応力を有する複数の第１絶縁膜と、それぞれが圧縮応力を有する複数の第２絶縁膜が積層される絶縁層と、を有し、絶縁層は、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の太い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値が、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の細い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値よりも圧縮側であることを特徴とする。
【００１２】
第２に、熱式流体流量センサであって、引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、引っ張り応力を有し発熱抵抗体よりも配線幅が細い測温抵抗体が設けられる配線層と、配線層の上層に設けられ、圧縮応力を有し、発熱抵抗体が設けられる部分の上部の膜厚が測温抵抗体の設けられる部分の膜厚よりも厚い応力調整層と、を有することを特徴とする。
【００１３】
第３に、熱式流体流量センサの製造方法であって、（ａ）半導体基板の上層に、それぞれが引っ張り応力を有する複数の第１絶縁膜と、それぞれが圧縮応力を有する複数の第２絶縁膜と、を含む絶縁層を形成する工程と、（ｂ）半導体基板の上層に、引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、引っ張り応力を有し発熱抵抗体とは配線幅の異なる測温抵抗体と、を形成する工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、絶縁層のうち、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の太い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値を、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の細い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値よりも圧縮側にする工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、異なる配線幅の配線を有する熱式流体流量センサにおいて、より流量計測の検出精度の高い熱式流体流量センサを提供しうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの一例を示す要部平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの製造方法を示す要部断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの製造方法を示す要部断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの製造方法を示す要部断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの製造方法を示す要部断面図である。
【図６】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの製造方法を示す要部断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサおよびその製造方法を示す要部断面図である。
【図８】本発明の実施例１に係る自動車等の内燃機関の吸気通路に取り付けられた熱式流体流量センサを実装した熱式空気流量計の概略配置図である。
【図９】図８の一部を拡大した要部平面図である。
【図１０】図９のＢ−Ｂ’線における要部断面図である。
【図１１】本発明の実施例１に係る熱式流体流量センサの一例を示した回路図である。
【図１２】従来方式による熱式流体流量センサの要部断面図（上段）およびその表面の変位量（下段）を示した説明図である。
【図１３】実施例１に係る熱式流体流量センサの要部断面図（上段）およびその表面の変位量（下段）を示した説明図である。
【図１４】本発明の実施例１と従来方式の熱式流体流量センサにおける、累積通電時間と抵抗変化率との関係を示した説明図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る熱式流体流量センサおよびその製造方法を示す要部断面図である。
【図１６】本発明の実施例３に係る熱式流体流量センサおよびその製造方法を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
＜熱式流体流量センサの構成＞
実施例１に係る熱式流体流量センサの要部平面図の一例を図１に示す。実施例１に係る熱式流体流量センサである測定素子１は、半導体基板２、発熱抵抗体３、発熱抵抗体用測温抵抗体４、測温抵抗体５ａ〜５ｄ、空気温度測温抵抗体６、ヒータ温度制御用抵抗体７、８、端子電極９ａ９ｉ、および引き出し配線１０ａ、１０ｂ、１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ−１、１０ｈ−２、１０ｉ−１、１０ｉ−２等から形成されている。
【００１７】
半導体基板２は、例えば単結晶Ｓｉからなる。
【００１８】
発熱抵抗体３は、半導体基板２上に絶縁膜を介して形成されており、配線幅は、例えば１μｍ〜１５０μｍ程度である。
【００１９】
発熱抵抗体用測温抵抗体４は、発熱抵抗体３の温度検知に用いられ、配線幅は、例えば０．３μｍ〜１０μｍ程度である。
【００２０】
測温抵抗体は、２つの上流側測温抵抗体５ａ、５ｂと、２つの下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄからなり、発熱抵抗体３により暖められた空気の温度検知に用いられる。
【００２１】
上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄの配線幅は、例えば０．３μｍ〜１０μｍ程度である。空気温度測温抵抗体６は、空気温度の測定に用いられ、配線幅は、例えば０．３μｍ〜１０μｍ程度である。但し、上流側測温抵抗体５ａ、５ｂ、下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ、および空気温度測温抵抗体６のそれぞれは、その配線幅が発熱抵抗体３の配線幅よりも細くなるように形成される。
【００２２】
ヒータ温度制御用抵抗体７、８の配線幅は、例えば０．３μｍ〜１０μｍ程度である。
【００２３】
端子電極９ａ〜９ｉは、測温素子１の信号を外部回路へ接続するために用いられる。
【００２４】
引き出し配線１０ａは、発熱抵抗体３を端子電極９ａに電気的に接続し、配線幅は、例えば５μｍ〜５００μｍ程度である。
【００２５】
引き出し配線１０ｂは、発熱抵抗体３を端子電極９ｂに電気的に接続し、線幅は、例えば５μｍ〜５００μｍ程度である。
【００２６】
２つの引き出し配線１０ｃ−１、１０ｃ−２は、ヒータ温度制御用抵抗体７およびヒータ温度制御用抵抗体８を端子電極９ｃに電気的に接続し、配線幅は、例えば５μｍ〜５００μｍ程度である。
【００２７】
引き出し配線１０ｄは、発熱抵抗体用測温抵抗体４およびヒータ温度制御用抵抗体７を端子電極９ｄに電気的に接続し、配線幅は、例えば５μｍ〜５００μｍ程度である。
【００２８】
引き出し配線１０ｅは、空気温度測温抵抗体６およびヒータ温度制御用抵抗体８を端子電極９ｅに電気的に接続し、配線幅は、例えば５μｍ〜５００μｍ程度である。
【００２９】
引き出し配線１０ｆは、上流測温抵抗体５ａおよび下流測温抵抗体５ｃを端子電極９ｆに電気的に接続し、配線幅は、例えば１μｍ〜５００μｍ程度である。
【００３０】
引き出し配線１０ｇは、発熱抵抗体用測温抵抗体４、空気温度測温抵抗体６、上流側測温抵抗体５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｄを端子電極９ｇに電気的に接続し、配線幅は、例えば１μｍ〜５００μｍ程度である。
【００３１】
２つの引き出し配線１０ｈ−１、１０ｈ−２は、上流側測温抵抗体５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃを端子電極９ｈに電気的に接続し、配線幅は、例えば１μｍ〜５００μｍ程度である。
【００３２】
２つの引き出し配線１０ｉ−１、１０ｉ−２は、上流側測温抵抗体５ａおよび下流側測温抵抗体５ｄを端子電極９ｉに電気的に接続し、配線幅は、例えば１μｍ〜５００μｍ程度である。
【００３３】
また、少なくとも発熱抵抗体３、発熱抵抗体用測温抵抗体４および測温抵抗体上の保護膜に開口部１１が設けられており、下層のＳｉ基板（半導体基板２）は除去されたダイヤフラム構造１２となっている。この際、ダイヤフラム構造１２により、保護膜の開口部１１の外周は、平面でダイヤフラム構造１２の外周より約５０μｍ以上内側となっている。
【００３４】
この測定素子１は、空気の流れ１３の空気温度を空気温度測定抵抗体６で測定し、発熱抵抗体３で加熱した発熱抵抗体用測温抵抗体４の抵抗増加と比較して温度差（ΔＴｈ）を計算し、発熱抵抗体３で暖められた空気の流れにより測温抵抗体５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの抵抗が変化する構造となっている。なお、各抵抗体の抵抗値を設計値に合わせるために、折り返し蛇行パターンの配線構造としている。
【００３５】
＜熱式流体流量センサの製造方法＞
次に、実施例１に係る熱式流体流量センサの製造方法の一例を図２〜図７を用いて工程順に説明する。図２〜図７は、図１中のＡ−Ａ線に対応する要部断面図である。
【００３６】
まず、図２に示すように、単結晶Ｓｉからなる半導体基板２を用意する。続いて、半導体基板２の主面上に絶縁膜１４を形成し、さらに絶縁膜１５、絶縁膜１６、絶縁膜１７および絶縁膜１８を順次形成する。絶縁膜１４は、例えば高温の炉体で形成する酸化シリコン膜であり、厚さは２００ｎｍ程度である。絶縁膜１５は、例えばＣＶＤ法を用いた窒化シリコン膜であり、厚さは１００〜２００ｎｍ程度である。これら、絶縁膜１４および絶縁膜１５は、半導体基板２の裏面にも成膜される。絶縁膜１６は、例えばＣＶＤ法を用いた酸化シリコン膜であり、膜厚は３００〜５００ｎｍ程度である。絶縁膜１７は、例えばＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法を用いた窒化シリコン膜であり、膜厚はセンサ部の配線ピッチから決められるが、２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の範囲である。絶縁膜１８は、例えばＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法を用いた酸化シリコン膜であり、膜厚は５０ｎｍ〜３００ｎｍである。
【００３７】
ここで、絶縁膜１４、絶縁膜１６および絶縁膜１８は、圧縮応力を有する膜（第２の絶縁膜）であり、絶縁膜１５および絶縁膜１７は、引っ張り応力を有する膜（第１の絶縁膜）である。第１の絶縁膜の残留応力は、例えば７００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ程度の引っ張り応力であり、第２の絶縁膜の残留応力は、例えば５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ程度の圧縮応力である。また、絶縁膜１５および絶縁膜１７は、５００ＭＰａ〜１２００ＭＰａの引っ張り応力を有する窒化アルミニウム膜としてもよい。これら絶縁膜形成後に各膜の応力を整えるため、窒素雰囲気中で約１０００℃の熱処理を行ってもよい。
【００３８】
次に、金属膜１９として、例えばスパッタリング法でＭｏ（モリブデン）膜を１００〜２００ｎｍ程度成膜する。この際、接着性向上および結晶性向上のため、Ｍｏ膜の堆積前にＡｒ（アルゴン）ガスを用いたスパッタエッチング法により、下地の絶縁膜１８を５ｎｍ〜２０ｎｍ程度エッチングし、Ｍｏ膜堆積時の半導体基板２の温度を２００℃〜５００℃程度として形成する。また、Ｍｏ膜の結晶性をさらに高めるため、Ｍｏ膜成膜後に炉体またはランプ加熱装置において窒素雰囲気中で約１０００℃の熱処理を施す。
【００３９】
次に、図３に示すように、フォトリソグラフィ法を用いたエッチングにより金属膜１９のパターニングを行い、発熱抵抗体３、発熱抵抗体用測温抵抗体４、測温抵抗体（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ）、空気温度測温抵抗体６、ヒータ温度制御用抵抗体７、８および引き出し配線１０ａ〜１０ｉ−２を形成する（但し、図３では、空気温度測温抵抗体６、ヒータ温度制御用抵抗体７、８および引き出し配線の一部の図示を省略）。金属膜１９は引っ張り応力を有する膜であるため、そのパターニングによって得られる各配線（３〜１０ｉ−２）は、いずれも引っ張り応力を有し、その残留応力は例えば８００ＭＰａ程度の強い引っ張り応力である。また、金属膜１９の加工時のオーバーエッチングにより、下地の絶縁膜１８は、金属膜１９が無い部分で最大５０ｎｍ程度エッチングされる。従って、発熱抵抗体３等の金属膜１９から形成された部分と、金属膜１９の加工より絶縁膜１８がエッチングされた部分との段差は、合わせると約１５０〜２５０ｎｍとなる。
【００４０】
その後、応力調整層となる絶縁膜２０として例えばＣＶＤ法またはＴＥＯＳ（tetraethoxysilane）を原料としプラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した酸化シリコン膜を約３００〜６００ｎｍ形成する。但し、絶縁膜２０は、特にこれらの製造方法で製造したものに限定されず、少なくとも圧縮応力を有する膜であれば良い。本実施例では、室温での残留応力が５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ程度の圧縮応力となる膜（第２の膜）とした。
【００４１】
次に、図４に示すように、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて絶縁膜２０に研磨を施し、下地金属膜の配線幅が異なるヒータとセンサにおいて膜厚が異なるようにする。ここで応力調整層３７とは、配線幅が異なるヒータないしセンサのうち、太い配線の上層において相対的に圧縮応力が大きく、細い配線の上層において相対的に圧縮応力が小さい層を指す。特に実施例１および２においては、係る膜厚制御を行った後の絶縁膜２０を応力調整層３７と称している。
【００４２】
ここで、例えば特許文献３で示されているような従来のＣＭＰ法では、配線幅に係わらず平坦化により配線上の膜厚を一定にするのが通常である。しかし、ＣＭＰ法には、配線上の絶縁膜を研磨する際に、細い配線上の絶縁膜は相対的に大きく研磨され絶縁膜が薄くなり、太い配線上の絶縁膜は相対的に小さく研磨され絶縁膜が厚くなる特性がある。この特性を、ヒータとセンサの配線幅に違いに起因する、局所的な応力の不均衡を解消するために活用することができる。
【００４３】
すなわち、本実施例では特に、発熱抵抗体３、発熱抵抗体用測温抵抗体４、および測温抵抗体（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ）においてパターン配置にも考慮しながらＣＭＰ法の上記特性を活かし、配線幅が細い発熱抵抗体用測温抵抗体４、測温抵抗体（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ）は研磨が早く進行し、配線幅が太い発熱抵抗体３では研磨の進行が遅くなる条件、および研磨量を設定することで、発熱抵抗体用測温抵抗体４、測温抵抗体（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ）は薄く、発熱抵抗体３は厚く、同一の絶縁膜２０から、下地配線幅により膜厚が異なる応力調整層３７を形成することができる。研磨量としては金属膜１９の膜厚以下がよい。ただし、金属膜１９加工時の下地絶縁膜１８の削れ量が大きい場合は、その削れ量を含めた研磨量としてもよい。この後、応力調整および耐湿性が向上のため１０００℃程度の熱処理を施すのが望ましい。この応力調整層を形成することで、配線幅によりより異なるそり量の違いを低減することができ、配線幅が異なる境界部分でのたわみを抑制することができ、発熱抵抗体３の加熱による熱影響の塑性変形を低減できる。また、後述するドライエッチングによる工程と比較すると、各配線の上部において生じる絶縁膜の凹凸について、角を取ることができセンサ特性が向上する利点がある。
【００４４】
なお、前記では応力調整層３７の下部金属配線幅による膜厚の調整をＣＭＰ法により行っているが、図４の工程の変形例として、絶縁膜２０を形成後、フォトリソグラフィ法を用いて配線幅の細いセンサ部分のみドライエッチングにより薄くして応力調整層３７を形成する方法もある。この方法は、図４の工程と比較して、マスクを形成する工程が必要とはなるものの、絶縁膜２０の削れ量をドライエッチングにより調整することができるので、ＣＭＰと比較してより設計に対する誤差を低減できる利点がある。
【００４５】
次に、図５に示すように、絶縁膜２１および絶縁膜２２を順次成膜する。絶縁膜２１は、例えばＣＶＤ法またはプラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した窒化シリコン膜であり、膜厚は１５０〜２００ｎｍ程度とする。絶縁膜２２は、例えばＣＶＤ法またはＴＥＯＳを原料としプラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した酸化シリコン膜であり、膜厚は１００〜５００ｎｍ程度である。なお、酸化シリコン膜である応力調整膜２０および絶縁膜２２は、室温での残留応力が５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ程度の圧縮応力となる膜（第２の膜）であり、窒化シリコン膜である絶縁膜２１は、室温での残留応力が７００ＭＰａ〜１２００ＭＰａ程度の引っ張り応力となる膜（第１の膜）である。また、絶縁膜２１がプラズマを用いた低温ＣＶＤ法による窒化シリコン膜とした場合には、８００℃程度以上、好ましくは１０００℃程度の熱処理を施して所望の引っ張り応力となるように調整する。絶縁膜２２である酸化シリコン膜に関しても、１０００℃程度の熱処理を施すことにより耐湿性が向上することから、堆積後に熱処理を行なうのが望ましい。次に、フォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングまたはウエットエッチングにより、引き出し配線１０ａ〜１０ｉ−２の一部を露出させる接続孔２３を形成する。なお、図５では、引き出し配線１０ｇに達する接続孔２３以外の接続孔２３の図示は省略している。その後、金属膜２４として、例えば厚さ１μｍ程度の接続孔２３を埋め込むＡｌ合金膜を成膜する。なお、引き出し配線１０ｇとの接触を良好にするため、形成前にＡｒ（アルゴン）ガスにより引き出し配線１０ａ〜１０ｉ−２の表面をスパッタエッチングングしてもよい。さらに、その接触を確実なものとするため、Ａｌ合金膜の堆積前に第３の金属膜としてＴｉＮ（窒化チタン）膜等のバリア金属膜を成膜してバリア膜とＡｌ合金膜の積層膜を形成してもよい。なお、この時のバリア金属膜を相対的に厚く形成するとコンタクト抵抗が増加するため、その厚さは２０ｎｍ程度とすることが望ましい。しかし、十分接触面積がとれて抵抗増加の問題が回避できる場合は、バリア金属膜の厚さを２００ｎｍ以下とすることができる。また、バリア金属膜としてＴｉＮ膜を挙げたがＴｉＷ（チタンタングステン）膜、Ｔｉ（チタン）膜およびこれらの積層膜としてもよい。
【００４６】
次に、図６に示すように、フォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングまたはウエットエッチングにより金属膜２４をパターニングし、端子電極９ａ〜９ｉを形成する。次に、端子電極９ａ〜９ｉ上の保護膜２５として、例えばポリイミド膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いたエッチングにより少なくとも発熱抵抗体３、発熱抵抗体用測温抵抗体４、上部測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下部測温抵抗体５ｃ、５ｄ上に開口部１１および端子電極９ａ〜９ｉを外部回路と接続するための開口部（図示は省略）を形成する。なお、保護膜２５は感光性の有機膜等としてもよく、膜厚は２〜３μｍ程度とする。
【００４７】
次に、図７に示すように、半導体基板２の裏面にフォリソグラフィ法によりフォトレジスト膜のパターン（図示は省略）を形成し、裏面に形成されている絶縁膜１４および絶縁膜１５をドライエッチング法またはウエットエッチング法により除去する。次いで、残された絶縁膜１４および絶縁膜１５をマスクとして半導体基板２を裏面からＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＴＭＡＨ（Tetramethylammonium hydroxide）またはこれらを主成分とする水溶液でウエットエッチングし、ダイヤフラム構造１２を形成する。ダイヤフラム構造１２は、保護膜２５の開口部１１より大きく設計されており、保護膜２５開口部１１の全ての辺より約５０μｍ以上大きく形成するのが望ましい。このダイヤフラム構造１２で構成された絶縁膜（絶縁膜１４、絶縁膜１５、絶縁膜１６、絶縁膜１７、絶縁膜１８、絶縁膜２０、絶縁膜２１および絶縁膜２２）の総膜厚は１．５μｍ程度以上が望ましい。これより薄い場合には、ダイヤフラム構造１２で構成された絶縁膜の強度が低下し、自動車の吸気に含まれるダストの衝突などで破壊するおそれが大きくなる。ただし、絶縁膜１４のうち半導体基板２の下方に形成された膜は、下方からのダスト衝突時の緩衝膜の役割を果たしているため、例えばチップ下面がリードフレームで覆われる等の、ダストが衝突しないような構成になっていれば、絶縁膜１４は省略してもよい。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、発熱抵抗体３等になる金属膜１９をＭｏにより形成した熱式流体流量センサに関して説明したが、Ｍｏ以外の金属、金属窒化化合物、金属シリサイド化合物、多結晶シリコンあるいは不純物としてリンまたはホウ素がドープされた多結晶シリコンから形成してもよい。金属とした場合には、α−Ｔａ（アルファタンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｃｒ（クロム）またはＺｒ（ジルコニウム）等を主成分とする金属を例示できる。金属窒化化合物とした場合には、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＭｏＮ（窒化モリブデン）またはＷＮ（窒化タングステン）などを例示できる。金属シリサイド化合物とした場合には、ＭｏＳｉ（モリブデンシリサイド）、ＣｏＳｉ（コバルトシリサイド）またはＮｉＳｉ（ニッケルシリサイド）などを例示できる。さらに他の例として、燐もしくはボロンをドープしたポリシリコンなどを例示できる。
【００４９】
＜熱式流体流量計の構成＞
図８は、実施例１に係る本実施れに係る熱式流体流量センサが実装され、自動車等の内燃機関の吸気通路に取り付けられた熱式空気流量計の概略配置図である。熱式空気流量計２６は、熱式流体流量センサである前述の測定素子１と、上部および下部からなる支持体２７と、外部回路２８とから構成され、測定素子１は、空気通路２９の内部にある副通路３０に配置される。外部回路２８は、支持体２７を介して測定素子１の端子に電気的に接続される。吸気された空気は、内燃機関の条件によって、図８中の矢印（空気の流れ１３）で示された空気流の方向、またはこれとは逆の方向に流れる。
【００５０】
図９は、前述の図８の一部（測定素子１および支持体２７）を拡大した要部平面図であり、図１０は、図９のＢ−Ｂ線における要部断面図である。図９および図１０に示すように、測定素子１は、下部の支持体２７ａ上に固定されており、測定素子１の端子電極９ａ〜９ｉのそれぞれと外部回路２８の端子電極３１との間は、例えば金線３２等を用いたワイヤボンディング法により電気的に接続されている。端子電極９ａ〜９ｉ、３１および金線３２は、上部の支持体２７ｂで覆うことにより保護されている。上部の支持体２７ｂは、樹脂による密封保護であってもよい。
【００５１】
次に、図１１を用いて、前述した熱式空気流量計２６の動作について説明する。図１１は、本実施例１に係る測定素子１と外部回路２８とを示した回路図であり、符号３３は電源、符号３４は発熱抵抗体３に加熱電流を流すためのトランジスタ、符号３５はＡ／Ｄ変換器等を含む出力回路と演算処理を行なうＣＰＵ（Central Processing Unit）からなる制御回路、符号３６はメモリ回路である。
【００５２】
図１１に示す回路には二つのブリッジ回路があり、ひとつは発熱抵抗体用測温抵抗体４、空気温度測温抵抗体６およびヒータ制御用抵抗体７、８からなるヒータ制御ブリッジ回路であり、もうひとつは４つの測温抵抗体（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ）による温度センサブリッジ回路である。
【００５３】
図１に示した測定素子１において、端子電極９ｃが２つの引き出し配線１０ｃ−１、１０ｃ−２を介して２つのヒータ温度制御用抵抗体７、８の双方に電気的に接続されており、この端子電極９ｃに所定電位Ｖｒｅｆ１を供給する。また、端子電極９ｆが上流測温抵抗体５ａおよび下流測温抵抗体５ｃの双方に電気的に接続されており、この端子電極９ｆに所定電位Ｖｒｅｆ２を供給する。さらに、端子電極９ｇが引き出し配線１０ｇを介して空気温度測温抵抗体６、発熱抵抗体用測温抵抗体４、上流測温抵抗体５ｂおよび下流測温抵抗体５ｄのそれぞれに電気的に接続されており、この端子電極９ｇは図１１に示すようにグランド電位とする。
【００５４】
引き出し配線１０ｄを介して発熱抵抗体用測温抵抗体４およびヒータ温度制御用抵抗体７の双方に電気的に接続された端子電極９ｄは、図１１中のノードＡに対応する。
【００５５】
また、引き出し配線１０ｅを介して空気温度測温抵抗体６およびヒータ温度制御用抵抗体８の双方に電気的に接続された端子電極９ｅは、図１１中のノードＢに対応する。また、２つの引き出し配線１０ｉ−１、１０ｉ−２を介して上流側測温抵抗体５ａおよび下流側測温抵抗体５ｄの双方に電気的に接続された端子電極９ｉは、図１１中のノードＣに対応する。また、２つの引き出し配線１０ｈ−１、１０ｈ−２を介して上流側測温抵抗体５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃの双方に電気的に接続された端子電極９ｈは、図１１中のノードＤに対応する。
【００５６】
なお、本実施の形態ではヒータブリッジ回路および温度センサブリッジ回路のグランド電位を共通の端子電極９ｇで供給しているが、端子電極を増やし、それぞれの端子電極をグランド電位としてもよい。
【００５７】
ヒータ制御用ブリッジ回路は、発熱抵抗体３により熱せられた気体が吸気温度よりある一定温度（ΔＴｈ、例えば１００℃）高い場合に、ノードＡ（端子電極９ｄ）とノードＢ（端子電極９ｅ）の間の電位差が０Ｖになるように発熱抵抗体用測温抵抗体４、空気温度測温抵抗体６およびヒータ制御用抵抗体７、８の各抵抗値が設定されている。上記一定温度（ΔＴｈ）が設定よりずれた場合には、ノードＡとノードＢとの間に電位差が生じ、制御回路３５によってトランジスタ３４を制御して発熱抵抗体３の電流を変化させ、ブリッジ回路を平衡状態（Ａ−Ｂ間の電位差０Ｖ）に保つように設計されている。
【００５８】
一方、温度センサブリッジ回路は、発熱抵抗体３からそれぞれの測温抵抗体（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ）までの距離が同じとなるように設計されているため、発熱抵抗体３による加熱にかかわらず、無風の場合には、ノードＣ（端子電極９ｉ）とノードＤ（端子電極９ｈ）との間の電位差が平衡状態となり０Ｖとなる。発熱抵抗体３に電圧を印加し、吸気が空気の流れ１３の方向に流れると、発熱抵抗体３で暖められた上流測温抵抗体５ａ，５ｂは温度が低下し、下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄの温度が高くなり、測温抵抗体の抵抗値が上流側と下流側で異なり、温度センサブリッジのバランスが崩れ、ノードＣとノードＤの間に差電圧が発生する。この差電圧を制御回路３５に入力し、メモリ３６に記録されている差電圧と空気流量の対比表から求めた空気流量（Ｑ）を演算処理して出力する。なお、空気の流れ１３が逆方向になった場合においても、同様に空気流量が計測できるので逆流検知も可能である。
【００５９】
＜実施例１の特徴およびその効果＞
次に、ダイヤフラム表面の変位量を用いて、実施例１の特徴およびその効果について説明する。図１２上段は、本発明者が実施例１に係るダイヤフラム構造（図７参照）に対する比較例としたダイヤフラム構造を有する、従来方式の熱式流体流量センサの要部断面図である。図１２下段には、センサ配線（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ、発熱抵抗体用測温抵抗体４）の配線幅を約１μｍとし、ヒータ配線（発熱抵抗体３）の配線幅を約５μｍとし、図１２下段ではその表面を触診段差計により計測し、ダイヤフラム部中心における最上層のシリコン酸化膜を基準とした、各表面位置における相対的な変位量を図示している。
【００６０】
図１２上段の断面図に示すように、従来方式の熱式流体流量センサは、絶縁膜２０に対しＣＭＰ工程を行っていない（すなわち、応力調整層３７を形成していない）ため、配線幅が太いヒータ配線上と配線幅が細いセンサ配線上では同じ膜厚となっている。
【００６１】
このような従来方式の熱式流体流量センサの構造の場合には、センサ部（発熱抵抗体用測温抵抗体４）とヒータ部（発熱抵抗体３）の境界で変位量が局所的に変化し、ヒータ部が約０．１５μｍほど下に凸形状となっている。この際、配線間のスペース幅はセンサ部もヒータ部も約1μｍ程度であり各配線と比較して変位量に影響を与えない程度に小さいため、配線間のスペース部分の応力による局所的な変形は無視できる程度に小さい。よって、上述した変位量の局所的な変化は、金属膜１９の配線幅の違いによって発生している。具体的には、通常金属膜１９は引っ張り応力を有しており、本発明で用いているＭｏ膜は特に８００ＭＰa以上の強い引っ張り応力であるため、特に配線幅の太いヒータ部において、下に凸形状となるそりが顕著に発生し、結果的に図１２下段のような変位量となる。
【００６２】
前記のように変位量の局所的な変化があると、ヒータ加熱した際にヒータ部が盛り上がるなどダイヤフラムの変形が起こりやすく、特にたわみが生じている発熱抵抗体用測温抵抗体４が塑性変形して抵抗値が変化する。この発熱抵抗体用測温抵抗体４の抵抗値から基準となる前述の一定温度（ΔＴｈ）を計算しており、抵抗値が変化したまま設計値に合わせて熱式流体流量センサを作動させると、ΔＴｈの低下による検出精度の低下や、過剰電流によるヒータ異常加熱による膜構造体が破壊されてしまう懸念が生じる。
【００６３】
一方、図１３上段には、実施例１に係る熱式流体流量センサの要部断面図を図示し、図１３下段には、本実施の形態の熱式流体流量センサにおいて、と同様に、センサ配線（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ、発熱抵抗体用測温抵抗体４）、およびヒータ配線（発熱抵抗体３）の表面を触診段差計により計測した変位量を図示している。
【００６４】
以上をまとめると、本発明に係る熱式流体流量センサは、引っ張り応力を有する発熱抵抗体（３）と、引っ張り応力を有し発熱抵抗体とは配線幅が異なる測温抵抗体（４、５ａ〜５ｄ、または６）と、発熱抵抗体および測温抵抗体のそれぞれの上層および下層に設けられ、引っ張り応力を有する複数の第１絶縁膜と、圧縮応力を有する複数の第２絶縁膜と、を含む絶縁層と、を有する。ここで、「絶縁層」なる用語を、実施例１においては絶縁膜１４〜１８と、応力調整層３７とを含む意味で用いている。さらに、後述する実施例２および３においては、絶縁膜２０を含む意味で用いている。そして、絶縁層のうち、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の太い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値が、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の細い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値よりも圧縮側であることを特徴としている。ここで、「上部」なる語は、発熱抵抗体および測温抵抗体のそれぞれにおいて、基板２の表面に対する鉛直上方を指す語として用いており、「下部」なる語は、基板２の表面に対する鉛直下方を指す語として用いている。
【００６５】
また、実施例１および２に共通する熱式流体流量センサの特徴を別の観点から説明すれば、引っ張り応力を有する発熱抵抗体（３）と、引っ張り応力を有し発熱抵抗体よりも配線幅が細い測温抵抗体（４、５ａ〜５ｄ、または６）と、発熱抵抗体および測温抵抗体の上層に設けられ、圧縮応力を有し、発熱抵抗体が設けられる部分の上部の膜厚が測温抵抗体の設けられる部分の膜厚よりも厚い応力調整層（３７）と、を有することを特徴とする。
【００６６】
また、実施例１に係る熱式流体流量センサの特徴を、製造方法の観点から説明すれば、（ａ）半導体基板の上層に、それぞれが引っ張り応力を有する複数の第１絶縁膜と、それぞれが圧縮応力を有する複数の第２絶縁膜と、を含む絶縁層を形成する工程（図２〜６）と、（ｂ）半導体基板の上層に、引っ張り応力を有する発熱抵抗体と、引っ張り応力を有し発熱抵抗体とは配線幅の異なる測温抵抗体と、を形成する工程（図３）と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、絶縁層のうち、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の太い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値を、発熱抵抗体または測温抵抗体のうち配線幅の細い配線の上部および下部に位置する部分の応力の平均値よりも圧縮側にする工程（図６）と、を有することを特徴とする。
【００６７】
その上で、実施例１（実施例２も同様）においては特に、工程（ｃ）が、前記複数の第２絶縁膜のうち少なくとも１つを、ＣＭＰ法を用いて研磨する工程、または、複数の第２絶縁膜のうち少なくとも１つについて、前記配線幅の細い配線の上部に位置する部分をドライエッチングで除去する工程を有することを特徴とする（ここで、工程（ｃ）における「除去」なる語は、完全に当該部分を取り除く意味では無く、部分的に取り除く、あるいは薄膜化する、という意味で用いている）。
【００６８】
このような本発明に係る熱式流体流量センサのダイヤフラム構造の場合には、ヒータ部とセンサ部とで局所的な段差は見られず、ダイヤフラムと周辺において緩やかに湾曲しているが、その絶対値は約０．０５μｍと非常に少ない。このような緩やかな湾曲であれば、ヒータ加熱の熱影響によりヒータ部が盛り上がってもダイヤフラム全体で変形を緩和できるため、配線幅が細い発センサ配線（上流側測温抵抗体５ａ、５ｂおよび下流側測温抵抗体５ｃ、５ｄ、発熱抵抗体用測温抵抗体４）を塑性変形力させるような応力集中を抑制できる。
【００６９】
したがって、センサ部の抵抗値の変化を防ぎ、ΔＴｈの低下による検出精度の低下や、過剰電流によるヒータ異常加熱による膜構造体の破壊といった不具合を防ぐことが可能となる。
【００７０】
また、特に実施例１（実施例２も同様）においては特に、応力調整層３７の膜厚は、ヒータ部（発熱抵抗体３）の上部または下部の方がセンサ部（測温抵抗体４、５ａ〜５ｄ、６）の上部または下部より厚い。ここで、係る応力調整層の特徴によって、熱膨張によるたわみがより発生し易いヒータ部近傍がより厚膜の絶縁膜で保護されることとなり、ダイヤフラムの強度が向上する効果もある。特にヒータ部は、通常センサ部よりもダイヤフラムにおける中央側、すなわち、特にたわむ際の振幅が大きくなる箇所に設けられるため、特に当該膜厚による効果が有効となる。
【００７１】
図１４は、ヒータ部（発熱抵抗体３）が約６００℃となるように通電した加速試験の累積通電時間毎の発熱抵抗体用測温抵抗体４の抵抗変化率を示したものであり、従来方式の熱式流体流量センサ（図１２上段）と本実施の形態の熱式流体流量センサ（図１３上段）とを比較している。
【００７２】
図１４に示すように、従来方式の熱式流体流量センサでは、通電初期に発熱抵抗体用測温抵抗体の抵抗が急激に変化し、24時間に以降緩やかに抵抗が変化していることがわかる。これに対し、本実施の形態の熱式流体流量センサでは、通電初期から緩やかな抵抗の変化であり、従来方式の熱式流体流量センサで見られた初期の抵抗変化を抑制できていることがわかる。本結果より、従来方式では、通電初期にヒータ加熱の影響による発熱抵抗体用測温抵抗体４の塑性変形が加速され、抵抗変化として現れていると推測される。
【００７３】
従って、センサ部とヒータ部との間での局所的なたわみを無くすことで信頼性の高い熱式流体流量センサを得ることが可能となる。
【００７４】
なお、後述する実施例２と比較すると、実施例１に係る熱式流体流量センサは、応力調整層が発熱抵抗体および測温抵抗体と接して設けられることを特徴とする。係る特徴により、応力調整層の上段に設けられる絶縁膜２１、２２の段差に伴う応力集中も緩和されるため、よりセンサ特性が向上する利点がある。
【実施例２】
【００７５】
応力調整層を設ける位置は、ヒータ配線およびセンサ配線の直上に限られない。実施例２では、応力調整層をヒータ配線、およびセンサ配線の直上以外に形成した構成の例として、ダイヤフラム最上層に形成した変形例を説明する。
【００７６】
図１５は、実施例２に係る熱式流体流量センサの一例であり、図1中のＡーＡ線に対応する要部断面図を示している。
【００７７】
本実施例２に係る熱式流体流量センサは、実施例１と比較して、ヒータ、およびセンサ上にＣＶＤ法またはＴＥＯＳを原料としプラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した酸化シリコン膜を形成する工程（図２〜図３）まで同等である。
【００７８】
実施例１では、この後絶縁膜２０にＣＭＰを行い、配線幅の異なる部位の膜厚を調整したが、実施の形態では、前記膜厚調整をこの工程ではなく、プラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した窒化シリコン膜の絶縁膜２１およびＣＶＤ法またはＴＥＯＳを原料としプラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した酸化シリコン膜の絶縁膜２２を形成する。ここで前記絶縁膜２２に、図４と同様の膜厚調整（ＣＭＰまたはドライエッチング）を行い、配線幅により膜厚の異なる応力調整層３７とする。この後、引き出し配線１０ａ〜１０ｉ−２の一部を露出させる接続孔２３形成以降は実施の形態１と同様に、引き出し配線、保護膜２５、ダイヤフラム１２を形成する。
【００７９】
上記の構造とすることで、センサ配線部よりヒータ配線部の圧縮応力が大きくなり、センサ配線部とヒータ配線部のたわみは無くなり、実施例１と同様にヒータ加熱時の熱影響を抑制でき、抵抗経時変化を低減できる。
【実施例３】
【００８０】
応力調整層は、絶縁膜の膜厚を制御する以外の方法で形成することも可能である。実施例３では、センサ部の上部のみに応力調整層を新たに設けた構造を説明する。
【００８１】
図１６は、実施例３に係る熱式流体流量センサの一例であり、図1中のＡーＡ線に対応する要部断面図を示している。
【００８２】
本実施例３の熱式流体流量センサは、実施例２と比較して、絶縁膜２２を成膜する工程まで同等であり、その後応力調整層３７としてプラズマを用いた低温ＣＶＤ法で堆積した窒化シリコン膜を約２０〜５０ｎｍ程度形成し、フォトリソグラフィ法を用いたドライエッチングにより、配線幅が細いセンサ部分の上部のみ残す。その後、引き出し配線１０ａ〜１０ｉ−２の一部を露出させる接続孔２３形成以降は実施の形態１と同様に、引き出し配線、保護膜２５、ダイヤフラム１２を形成する。なお、前記応力調整層３７はセンサ配線上と記載したが配線間を含めた領域であってもよい。
【００８３】
このように、実施例３に係る熱式流体流量センサは、絶縁層が、引っ張り応力を有する絶縁膜であって、配線幅の太い配線（ヒータ部）の上部に設けられ、配線幅の細い配線（センサ部）の上部には設けられない応力調整層３７を有することを特徴とする。また、製造方法の観点から説明すれば、上述の工程（ｃ）が、絶縁層に含まれる複数の第１絶縁膜のうち少なくとも１つについて、配線幅の太い配線の上部に位置する部分をドライエッチングで除去する工程であることを特徴とする。係る特徴によって、センサ配線部がヒータ配線部と比較し圧縮応力を低減した構造となり、実施例１および２と同等の効果を持たせることができる。さらに、上層に別途設けられた応力調整層３７の成膜量によって応力を調整することが可能となるため、設計に対する誤差がより小さくなり、より高精度のセンサを提供しうる。
【００８４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００８５】
例えば、本明細書においては、ヒータ部の配線（発熱抵抗体）をセンサ部の配線（測温抵抗体）よりも太いものとして説明してきた。しかしながら、センサ部の配線をヒータ部より太くした場合は、本願発明は、「配線幅の太い配線」をセンサ部とした熱式流体流量センサについても包含するものである。
【００８６】
各部材の材料については、代表的なものを例示しているが、例示した材料は主要なものであって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。特に、応力（引っ張り応力または圧縮応力）の面から材料を説明している箇所については、同種の応力を有する他の材料を適用しても良い。
【００８７】
各実施例において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、各実施例において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでない。同様に、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００８８】
また、全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略した。図面においては、平面図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付した。
【符号の説明】
【００８９】
１：測定素子、２：半導体基板、３：発熱抵抗体、４：発熱抵抗体用測温抵抗体、５ａ、５ｂ：上流側測温抵抗体、５ｃ、５ｄ：下流側測温抵抗体、６：空気温度測温抵抗体、７、８：ヒータ温度制御用抵抗体、９ａ〜９ｉ：端子電極、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ−１、１０ｈ−２、１０ｉ−１、１０ｉ−２：引き出し配線、１１：開口部、１２：ダイヤフラム構造、１３：空気の流れ、１４：絶縁膜、１５：絶縁膜、１６：絶縁膜、１７：絶縁膜、１８：絶縁膜、１９：金属膜、２０：絶縁膜、２１：絶縁膜、２２：絶縁膜、２３：接続孔、２４：金属膜、２５：保護膜、２６：熱式空気流量計、２７、２７ａ、２７ｂ：支持体、２８：外部回路、２９：空気通路、３０：副通路、３１：端子電極、３２：金線、３３：電源、３４：トランジスタ、３５：制御回路、３６：メモリ回路、３７：応力調整層。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１】
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